Tế bào động vật: Những lưu ý hữu ích về cấu trúc của tế bào động vật
Đọc bài viết này để tìm hiểu về cấu trúc của tế bào động vật!
Tế bào động vật từ các đơn vị cấu trúc cơ bản của tất cả các mô và cơ quan của cơ thể. Cơ thể chúng ta bắt đầu sự tồn tại của nó khi thụ tinh từ một tế bào duy nhất, hợp tử lưỡng bội. Sau này, bằng một loạt các quá trình trong cuộc sống trước và sau khi sinh - phân chia tế bào, tăng trưởng, biệt hóa, chết tế bào được lập trình (apoptosis) và trưởng thành - cuối cùng được chuyển thành người trưởng thành. Do đó, điều cần thiết là ngay từ đầu để xem xét giải phẫu tế bào vi mô.
Hình ảnh lịch sự: cdn.theatlantic.com/newsroom/img/posts/cells.jpg
Nói chung, một tế bào là một khối nguyên sinh chất chứa một nhân. Các tế bào hồng cầu của động vật có vú, trái lại, không có nhân và có vòng đời khoảng 120 ngày. Một số tế bào trong tủy xương đỏ là đa nhân. Nguyên sinh chất của tế bào là một emulsoid không đồng nhất trong pha thủy có chứa các chất hóa học phức tạp cho các quá trình trao đổi chất và để lưu trữ các vật liệu di truyền.
Ở dạng sống thấp hơn, chẳng hạn như vi khuẩn và một số loại tảo, tế bào không có nhân và các vật liệu di truyền và trao đổi chất không được tách biệt với nhau. Những nhóm sinh vật có tế bào không nhân này được gọi là sinh vật nhân sơ.
Trong các dạng sống phức tạp (kéo dài từ amip đến người), các tế bào chứa một nhân gắn màng trong đó thông tin di truyền được lưu trữ trong DNA của nhiễm sắc thể và phần còn lại của các thành phần tế bào bên ngoài nhân được gọi là tế bào chất. Những sinh vật như vậy chứa các tế bào có nhân được gọi là sinh vật nhân chuẩn. Do đó, nguyên sinh chất được sử dụng theo nghĩa rộng hơn, và bao gồm nhân và tế bào chất.
Trong một động vật có kích thước lớn, kích thước của các tế bào không tăng mà số lượng tăng lên. Bởi vì khi tế bào chất tăng đủ lượng, DNA hạt nhân (gen) không thể điều chỉnh các quá trình trao đổi chất của tế bào, đồng thời dinh dưỡng của tế bào bằng cách khuếch tán từ ngoại vi đến trung tâm. Do đó, sự phân chia tế bào là sự lựa chọn tốt nhất của Tự nhiên để khôi phục mối quan hệ tối ưu giữa nhân và tế bào chất. Trong các tế bào bình thường, tỷ lệ tế bào chất hạt nhân là khoảng 1: 4 đến 1: 6. Nhưng trong các tế bào ác tính, các hạt nhân có kích thước không tương xứng với tế bào và tỷ lệ hạt nhân-tế bào chất có thể đạt tới 1: 1
Cấu trúc tế bào động vật:
Mỗi tế bào bao gồm màng tế bào, một nhân và tế bào chất. Các tế bào khác nhau về hình dạng và kích thước. Hình dạng có thể được làm phẳng, hình khối, cột, fusiform, stellate, hình chóp, hình bình và như vậy. Kích thước của ô thay đổi từ khoảng 5 Pha đến 50 Pha. Một noãn trưởng thành của con người là một trong những tế bào lớn nhất, khoảng 130 giờ chiều.
Màng tế bào:
Giới hạn ngoài của tế bào được gọi là màng tế bào hoặc màng plasma. Kính hiển vi bán kính và bán kính hiển thị cho thấy nó bao gồm ba lớp chồng lên nhau: lớp ngoài bao gồm protein, lớp trung gian của phospholipids bimolecular và lớp protein bên trong. Tổng độ dày của màng khoảng 75A.
Lớp protein tạo ra tính đàn hồi và sức cản cơ học tương đối cho tế bào, và lớp phospholipid cung cấp tính thấm cho những vật liệu hòa tan trong lipid. Lớp protein bên ngoài dày khoảng 25A và được bao phủ bởi lớp tế bào gọi là glycocalyx bao gồm xương sống glycoprotein hỗ trợ axit sialic tích điện âm như chuỗi bên cuối. Nhiều kháng nguyên mô, bao gồm các kháng nguyên tương hợp mô chủ yếu (MHC), nằm trong lớp vỏ tế bào.
Phức hợp tế bào màng tế bào plasma tạo ra một lực tĩnh điện để liên kết các tế bào giống hệt nhau để tạo thành các mô cụ thể và giúp vận chuyển tích cực các ion Na + và K + qua màng. Lớp lipid trung gian dày khoảng 25A đến 35A bao gồm hai hàng phân tử phospholipid, đầu cuối của mỗi phân tử hòa tan trong nước (hydrophilic) và hướng về phía lớp protein, và đầu kia của phân tử không tan trong nước (kỵ nước ) và gặp nhau ở giữa màng.
Lớp protein bên trong dày khoảng 25A và hơi khác so với lớp protein bên ngoài, vì nó không có lớp vỏ tế bào. Mô hình màng tế bào trilaminar này được gọi là màng đơn vị, vì nó được tìm thấy ở hầu hết các bào quan có màng trong tế bào. Bằng chứng gần đây cho thấy mô hình khảm chất lỏng của màng plasma, trong đó protein được nhúng hoặc nổi ở độ sâu thay đổi trong lớp kép lipid (Hình 2.1). Một số protein đi qua toàn bộ được yêu thích từ bên trong tế bào. Điều này giúp giải thích rằng các protein bề mặt thụ thể khác nhau được di chuyển tích cực trên bề mặt tế bào bởi các yếu tố tế bào học bên trong.
Các lớp protein của màng plasma tương đối giàu axit amin, axit glutamic. Một số phân tử protein của lớp ngoài được kết nối với các polysacarit phân nhánh, dư lượng cuối cùng là axit sialic tích điện âm. Các màng plasma của các tế bào lân cận của một mô nhỏ gọn (ví dụ biểu mô) thường được phân tách bằng khoảng cách khoảng 20nm; khoảng cách như vậy có lẽ là do sự đẩy lùi tĩnh điện, nhưng lực dính để liên kết các tế bào được hỗ trợ bởi lớp vỏ tế bào và sự hiện diện của Ca ++ hóa trị hai. Các protein trong vùng kỵ nước của lipit phân tử sinh học tương đối giàu axit amin, leucine.
Một số phân tử protein có độ dày bên trong của màng là protein xuyên màng có chứa các kênh để khuếch tán, trong khi các phân tử khác chỉ thâm nhập một phần qua nó. Bộ đôi phospholipid ở trạng thái lỏng và cho phép sự di chuyển của protein dọc theo mặt phẳng của màng trừ khi chúng là một lớp màng plasma cung cấp neo cho các vi chất và vi ống, hoạt động như tế bào để thay đổi hình dạng tế bào hoặc chuyển động của tế bào.
Kỹ thuật khắc đóng băng (FFE) cho thấy các chi tiết mới của cấu trúc màng. (Hình 2.2)
1. Mặt phẳng đứt gãy đi qua giữa các tờ rơi bên trong và bên ngoài của màng plasma thông qua vùng kỵ nước của phospholipid lưỡng phân tử. Các thành phần lipid chủ yếu bao gồm phosphatidyl choline và cholesterol.
2. Tờ rơi đối diện với môi trường bên ngoài được gọi là mặt E.
3. Tờ rơi đối diện với nguyên sinh vật được gọi là mặt P.
Đôi khi các màng tế bào giữa các tế bào lân cận biến mất trong quá trình phân chia tế bào và khối đa nhân được biết là synytium được hình thành. Các lớp protein và lipid thay thế của màng tế bào được biểu hiện bằng lớp vỏ myelin của các dây thần kinh ngoại biên do xoắn ốc mesaxon (có nguồn gốc từ màng tế bào) của các tế bào Schwann xung quanh sợi thần kinh riêng lẻ.
Chức năng của màng sinh chất:
1. Nó duy trì hình dạng của tế bào và cung cấp môi trường vi mô cho chức năng của tế bào.
2. Tính thấm của màng
tôi. Nó cho phép nước và khí tự do đi qua như 0 2 và C0 2, vì chúng hòa tan cao trong lớp kép lipid.
ii. Các chất tan trong lipid như hormone steroid có thể xâm nhập vào tế bào chất thông qua lớp lipid lưỡng phân mà không đi qua các kênh protein.
iii. Màng tế bào thực tế không thấm vào protein nội bào và các anion hữu cơ khác.
iv. Nhiều kênh protein màng tế bào cho phép tính thấm chọn lọc đối với các ion như natri, kali, canxi, clorua và bicarbonate. Sự đi qua của các phân tử nhỏ hơn như glucose, axit amin và tiền chất axit nucleic cũng diễn ra thông qua các tuyến đường như vậy. Mỗi kênh là cụ thể cho một loạt các ion hoặc phân tử.
Một số kênh liên tục mở (kênh bị rò rỉ) trong khi các kênh khác có thể mở hoặc đóng (kênh bị kiểm soát) [Hình. 2.3 (a)]. Các kênh bị kiểm soát có thể mở do sự thay đổi điện thế màng (bị kiểm soát điện áp) hoặc sau khi liên kết với hóa chất (phối tử). Một số kênh mở khi màng được kéo dài. Các kênh rò rỉ thường được sử dụng bởi K + . Na + đi qua các kênh có điện áp, khi điện áp màng được hạ xuống. Một kênh phối tử điển hình là thụ thể nicotinic của acetylcholine.
Một số protein màng hoạt động như các chất mang, bởi vì chúng vận chuyển vật liệu qua màng plasma bằng cách liên kết các ion và các phân tử khác và thay đổi cấu hình của chúng để vận chuyển. Các phân tử di chuyển từ khu vực có nồng độ cao đến khu vực có nồng độ thấp, xuống độ dốc hóa học và cation di chuyển đến khu vực tích điện âm trong khi anion di chuyển đến khu vực tích điện dương, giảm độ dốc điện.
Khi protein vận chuyển di chuyển các chất xuống gradient hóa học hoặc điện, chúng được gọi là khuếch tán thuận lợi trong đó không cần đầu vào năng lượng. Glucose vận chuyển xuống nồng độ gradient của nó từ chất lỏng ngoài tế bào (EcF) đến tế bào chất của các tế bào là một ví dụ điển hình của khuếch tán thuận lợi.
Các chất mang khác vận chuyển các chất chống lại độ dốc hóa học và điện của chúng. Hình thức vận chuyển này đòi hỏi năng lượng và được gọi là vận chuyển tích cực, và các tàu sân bay được gọi là máy bơm. Trong trường hợp như vậy, năng lượng được cung cấp bằng cách thủy phân ATP và các phân tử chất mang truyền đạt các enzyme, ATPase. Một trong những ví dụ cổ điển là Na + K + - ATPase (adenosine triphosphatase được hoạt hóa bằng natri-kali), còn được gọi là Na + -K + -pumps (xem phần sau).
v. Các protein vận chuyển hoạt động theo ba cách khác nhau: uniports symports và antiports [Hình. 2.3 (b)].
Uniports chỉ vận chuyển một chất xuống gradient nồng độ; chất vận chuyển glucose hoạt động như uniport.
Symports mang hai chất cùng một lúc theo cùng một hướng, giảm độ dốc nồng độ của một, ví dụ Na + và glucose. Đây là một ví dụ về khuếch tán thuận lợi trong đó Na + và glucose được vận chuyển cùng nhau từ lòng ruột vào các tế bào niêm mạc.
Antiports cho phép chuyển động của hai chất ngược chiều nhau.
Hoạt động của Na + -K + ATPase là ví dụ cổ điển về phản đối; nó di chuyển 3Na + ra khỏi ô để đổi lấy mỗi 2K + di chuyển vào ô '.
Na + -K + -ATPase-Nó là một enzyme ở dạng protein vận chuyển và được nhúng trong màng plasma. Nó bao gồm hai đơn vị con, α và khác nhau trong thành phần axit amin của chúng. Cả hai đơn vị phụ đều có các phần nội bào và ngoại bào.
Phần nội bào của một đơn vị phụ liên kết với 3 Na + và phần sau liên kết với ATP. Điều này tạo ra sự thủy phân ATP thành ADP và sự phosphoryl hóa của đơn vị phụ α tạo ra một sự thay đổi về hình dạng của cái sau; điều này cho phép 3Na + đi ra khỏi tế bào. Bây giờ, 2K + liên kết với phần ngoại bào của một đơn vị phụ sau đó được khử phospho hóa và trở về vị trí ban đầu, đưa vào cùng lúc 2K + bên trong các tế bào [Hình 2.3 ©]
Điện thế màng - Có sự khác biệt về điện thế giữa mặt trong và mặt ngoài của màng tế bào, vì các ion được tích điện. Màng âm tính ở mặt trong và dương ở mặt ngoài. Theo quy ước, một dấu trừ được viết để chỉ ra sự phân cực ở phía bên trong của màng. Trong hầu hết tất cả các tế bào sống, điện thế màng nghỉ (RMP) nằm trong khoảng từ -10mV đến -90mV. Nó có thể được đo bằng cách đặt hai điện cực vi, một bên trong và một bên ngoài màng tế bào, sau đó kết nối chúng với một máy hiện sóng tia catôt.
Khi màng plasma của tế bào thần kinh hoặc tế bào cơ (với -70mV RMP) được kích thích thích hợp, tiềm năng nghỉ ngơi giảm xuống khoảng -40mV đến -50mV (khử cực) với điện tích dương bên trong do sự đảo ngược tính thấm với Na + và K + .
Genesis của tiềm năng màng - Hai protein vận chuyển chịu trách nhiệm chính cho tiềm năng màng nghỉ.
a) Độ dốc nồng độ cho K + tạo điều kiện cho sự khuếch tán của nó ra khỏi tế bào thông qua kênh rò rỉ cho K +, nhưng độ dốc điện của nó hoạt động theo hướng ngược lại. Tuy nhiên, một trạng thái cân bằng đạt được trong đó xu hướng K + di chuyển ra khỏi tế bào được cân bằng bởi xu hướng di chuyển vào trong tế bào. Để đạt được trạng thái cân bằng như vậy, có một lượng dư cation ở bên ngoài và anion ở bên trong.
b) Điều kiện này được duy trì bởi Na + -K + - ATPase, bơm 3Na + ra khỏi tế bào cho mỗi 2K + nó bơm trong tế bào. Dòng Na + không bù vào dòng chảy K +, do kênh rò rỉ K + làm cho màng dễ thấm K + hơn so với Na + .
4. Màng sinh chất hoạt động bề mặt cảm giác và mang các phân tử thụ thể khác nhau, kết hợp với các phân tử cụ thể của dịch mô và làm thay đổi hoạt động trao đổi chất của tế bào bằng cách kích thích hoặc ức chế.
5. Trong số nhiều enzyme do màng tế bào sinh ra, sự hiện diện của adenylate cyclase ảnh hưởng sâu sắc đến quá trình chuyển hóa tế bào. Kích thích các thụ thể bề mặt kích hoạt adenyl cyclase hoạt động như một chất truyền tin thứ hai và dẫn đến tăng nồng độ AMP tuần hoàn (adenosine monophosphate) trong tế bào; điều này dẫn đến sự thay đổi tổng hợp DNA, biểu hiện gen, tổng hợp protein và các sự kiện nội bào khác. Enzym tương tự
hệ thống kiểm soát chu kỳ GMP (guanidine monophosphate) có tác dụng đối kháng với AMP tuần hoàn. Một số hormone và chất dẫn truyền thần kinh hoạt động thông qua sứ giả thứ hai.
Một số thành phần phospholipid của màng tế bào (phosphoinositol) giúp quá trình điều hòa canxi trong tế bào bằng cách kích hoạt phosphokinase và phosphoryl hóa các thành phần tế bào khác nhau.
6. Việc nhận biết các tế bào giống hệt nhau và sự tập hợp của chúng để tạo thành các mô cụ thể được hỗ trợ bởi phức hợp tế bào màng tế bào plasma, là tế bào đặc hiệu và liên kết các tế bào bằng lực dính.
7. Màng sinh chất được phú cho hai quá trình quan trọng - endocytosis và extocytosis.
Endocytosis có nghĩa là sự hấp thu các chất từ bên ngoài vào bên trong tế bào bằng sự xâm lấn cục bộ của màng tế bào dưới dạng các túi nội tiết. Lượng chất lỏng bằng phương pháp này được gọi là pinocytosis và các chất rắn như vi sinh vật được gọi là phagocytosis. Trong túi nội tiết, lớp bên trong của màng tế bào trở thành lớp ngoài của túi.
Exocytosis là một quá trình giải phóng các nội dung thông qua các túi tiết liên kết màng từ bên trong tế bào ra bên ngoài bằng cách hợp nhất với màng plasma
Hạt nhân:
Nó ít nhiều là một khối hình cầu được bao phủ bởi một phong bì và nằm trong tế bào chất gần trung tâm của tế bào. Trong một số tế bào, các hạt nhân có bề mặt mở và xuất hiện bán trong suốt, qua đó các nội dung hạt nhân được hiển thị, trong khi ở các tế bào khác, các hạt nhân bị đóng kín do ngưng tụ các vật liệu chromatin.
Khi một tế bào chết đi, nhân trở nên hình chóp với sự co rút và biểu hiện khối lượng siêu nhiễm sắc đồng nhất. Hạt nhân được nhuộm bằng thuốc nhuộm cơ bản vì nó chứa DNA phong phú và một lượng nhỏ RNA. Hạt nhân bao gồm: (a) vỏ hạt nhân; (b) các sợi nhiễm sắc trong một tế bào nghỉ, hoặc nhiễm sắc thể trong một tế bào đang phân chia; (c) nucleolus; (d) nhựa hạt nhân; (e) nhiễm sắc thể giới tính hoặc cơ thể Barr.
Phong bì hạt nhân [Hình 2.4 (a), (b)]:
Nó bao phủ hạt nhân và bao gồm hai màng đơn vị (màng kép) được ngăn cách bởi một cisterna hẹp quanh hạt nhân. Màng ngoài được đính với ribosome và thực sự có nguồn gốc từ mạng lưới nội chất thô của tế bào chất.
Màng bên trong là một thực thể riêng biệt và không có ribosome. Nó cho phép gắn vào các đầu của nhiễm sắc thể và một lớp nhiễm sắc dày đặc trong giai đoạn xen kẽ. Vô số lỗ chân lông hạt nhân có hình bát giác có mặt trong lớp vỏ hạt nhân và được hình thành do sự hợp nhất của màng nhân bên ngoài và bên trong.
Mỗi lỗ chân lông có đường kính khoảng 80nm có dạng hình phễu, đầu ngoài hẹp hơn đầu bên trong và hoạt động như một màng ngăn để trao đổi tế bào chất hạt nhân. Thông qua các lỗ chân lông mRNA, rRNA, tRNA được truyền từ nhân đến tế bào chất, nhưng các bào quan tế bào chất phá hủy như lysosome bị ngăn không cho vào nhân. Một hạt nhân điển hình trình bày khoảng 3000- 4000 lỗ chân lông.
Chủ đề và nhiễm sắc thể chromatin:
Trong pha nghỉ hoặc xen kẽ của tế bào động vật [Hình 2.5 (a) và (b)], hạt nhân chứa một mạng lưới các sợi hoặc hạt nhiễm sắc được nhuộm bằng thuốc nhuộm cơ bản. Nhiễm sắc thể cá nhân không thể được xác định, bởi vì trong quá trình xen kẽ, nó trở nên không được bọc và mỏng đi. Tại một số nơi, nhiễm sắc thể vẫn còn cuộn và những khu vực này được hình dung dưới dạng hạt hoặc chấm nhiễm sắc. Do đó, các hạt hoặc sợi nhiễm sắc không phải là các đoạn nhiễm sắc thể. Các đoạn không nhiễm sắc thể của nhiễm sắc thể được gọi là euchromatin, có hoạt tính di truyền. Các đoạn nhiễm sắc thể cuộn được gọi là heterochromatin, là chất trơ về mặt di truyền [Hình. 2, 5 (c)].
Trong quá trình phân chia tế bào, mỗi nhiễm sắc thể trở nên dày hơn, ngắn hơn và cuộn chặt dọc theo toàn bộ chiều dài của nó. Do đó nhiễm sắc thể cá nhân được hình dung và xác định. Nhiễm sắc thể là những sợi nhuộm màu sâu và số lượng của chúng là không đổi trong một loài. Ở người, số lượng là 46 (lưỡng bội) trong tất cả các tế bào soma, nhưng 23 (đơn bội) trong các tế bào mầm trưởng thành.
46 nhiễm sắc thể được sắp xếp thành 23 cặp; 22 cặp được gọi là autosome quy định các nhân vật cơ thể; một cặp còn lại được gọi là nhiễm sắc thể giới tính hoặc gonosome, quy định chủ yếu các nhân vật giới tính. Một thành viên của mỗi cặp là mẹ, và thành viên khác có nguồn gốc mẹ. Sự ghép cặp diễn ra giữa các nhiễm sắc thể giống hệt nhau, có chiều dài giống hệt nhau, vị trí của tâm động và phân bố gen.
Các nhiễm sắc thể được ghép đôi được gọi là nhiễm sắc thể tương đồng. Ở nữ, các nhiễm sắc thể giới tính có chiều dài bằng nhau và được ký hiệu là XX [Hình 2-6 (a)]. Ở nam giới, nhiễm sắc thể giới tính có chiều dài không bằng nhau và được ký hiệu là XY [Hình. 2-6 (b)]. Cái dài hơn được biểu thị bằng X và cái ngắn hơn của Y. Trong quá trình ghép đôi cả hai đều có phần tương đồng và không tương đồng.
Mỗi nhiễm sắc thể trình bày một co thắt được gọi là centromere hoặc kinetochore được gắn vào trục chính trong quá trình phân chia tế bào [Hình. 2-7 (a)]. Trong lời tiên tri về sự phân chia tế bào, mỗi nhiễm sắc thể phân chia theo chiều dọc thành hai nhiễm sắc thể ngoại trừ ở tâm động [Hình. 2-7 (b)].
Các gen nằm trong nhiễm sắc thể trong chuỗi tuyến tính. Các gen là một phần của các phân tử DNA cụ thể và truyền các ký tự được kế thừa từ thế hệ này sang thế hệ tiếp theo. Các gen cũng chịu trách nhiệm tổng hợp protein của tế bào thông qua RNA thông tin, RNA ribosome và RNA chuyển.
Hạt nhân:
Nó là một cơ thể hình cầu có độ khúc xạ cao mà không có màng che phủ, và nằm gần màng nhân [Xem hình 2- 4 (a)]. Nó là một khối nén của hỗn hợp các hạt RNA (ribosome) và protein. Sự tổng hợp RNA nucleol được điều hòa bởi các gen nằm trong các cấu trúc thứ cấp của các nhiễm sắc thể sở hữu các cơ thể vệ tinh trong các nhánh ngắn của chúng (các thành viên của cặp nhiễm sắc thể 13 đến 15, 21 và 22).
RNA được giải phóng khỏi nucleolus và xuất hiện trong tế bào chất thông qua lỗ chân lông hạt nhân. Các nucleolus biến mất trong thời gian tiên tri và xuất hiện trở lại trong quá trình telophase của sự phân chia tế bào.
Nhựa hạt nhân:
Nó là một chất lỏng chứa protein chứa đầy các giao điểm giữa các sợi nhiễm sắc và màng nhân. Nó phục vụ như một phương tiện để vận chuyển RNA ribosome và RNA thông tin đến các lỗ chân lông hạt nhân.
Cơ thể nhiễm sắc thể hoặc Barr:
Trong quá trình xen kẽ, người ta tìm thấy một cơ thể dị hợp hai mặt dưới màng nhân ở nữ bình thường [Hình 2-8 (b)], Đây được gọi là cơ thể giới tính hoặc cơ thể Barr. Trong quá trình phân chia tế bào, xác Barr biến mất. Trong số các nhiễm sắc thể 2X ở nữ bình thường, một trong số chúng có độ cuộn cao và thành viên còn lại không được bọc cao [Hình. 2-8 (a)].
Nhiễm sắc thể X không hoạt động di truyền rất cao tạo thành cơ thể Barr. Các cơ quan này giúp trong việc quan hệ tình dục hạt nhân của các mô. Số lượng các thân Barr trong một tế bào, bằng tổng số nhiễm sắc thể X trừ đi một nhiễm sắc thể. Do đó, ở một phụ nữ bình thường có nhiễm sắc thể 2X, số lượng cơ thể Barr là một; trong hội chứng Triple X (XXX), số lượng được tăng lên hai.
Trong quá trình xen kẽ, nhiễm sắc thể Y của con đực biểu hiện bên trong nhân một khối huỳnh quang cực mạnh gọi là cơ thể F, khi được nhuộm bằng thuốc nhuộm flurochrom và được nhìn dưới kính hiển vi huỳnh quang.
Tế bào chất:
Đó là một phần của nguyên sinh chất can thiệp giữa màng tế bào và lớp vỏ hạt nhân. Tế bào chất hoặc cytosol bao gồm hai phần - bào quan hoặc các yếu tố hoạt động, paraplasms hoặc vùi như, glycogen, chất béo và sắc tố. Các bào quan như sau [Hình. 2-9].
1. Ti thể;
2. Hạt ribosome;
3. Nội chất
4. Bộ máy Golgi; mạng lưới;
5. Lysosome;
6. Phagơ;
7. Peroxisome;
8. Ly tâm và vi ống;
9. Sợi và sợi nhỏ;
Ty thể:
Mỗi tế bào hoạt động thể hiện rất nhiều ty thể là các cơ quan giống như hình que hoặc màng hình cầu. Những thi thể này có thể được nhìn thấy dưới kính hiển vi ánh sáng sau khi nhuộm bằng axit fuchsin hoặc bằng vết siêu màu của janus màu xanh lá cây. Kính hiển vi điện tử cho thấy mỗi ty thể bao gồm hai thành màng, bên ngoài và bên trong, được ngăn cách bởi một không gian xen kẽ [Hình. 2-9, 2-10]. Mỗi bức tường màng đại diện cho màng đơn vị.
Màng bên trong được gấp lại để tạo thành các phân vùng không hoàn chỉnh được gọi là cristae ty thể, cho phép gắn các enzyme để phosphoryl hóa ADP thành ATP bằng thân cây hình trụ. Phần bên trong của mỗi ty thể chứa đầy một chất lỏng, ma trận ty thể, chứa dạng DNA tròn, RNA và các enzyme hô hấp quan trọng như của vi khuẩn. Do đó, người ta đã quy định rằng với sự tiến bộ của quá trình tiến hóa, các thành bên trong của ty thể có nguồn gốc từ vi khuẩn bị suy yếu, được kéo vào tế bào chất của tế bào động vật và trải qua quá trình sống cộng sinh để hoàn thành quá trình hô hấp hiếu khí của tế bào động vật bị xâm chiếm. Hơn nữa, ty thể phân chia theo phân hạch tương tự như vi khuẩn.
Ba enzyme quan trọng được tìm thấy trong ty thể: -
(a) Enzyme chu trình axit citric của Kreb;
(b) Flavo-protein, dehydrogenase và cytochrom là các enzyme hô hấp;
(c) Phosphorylase oxy hóa.
Chức năng:
1. Ti thể hoàn thành hô hấp tế bào bằng con đường hiếu khí và mang lại năng lượng cao thông qua sự hình thành ATP.
Đường trong ma trận tế bào chất trải qua quá trình thoái biến mà không cần sự trợ giúp của oxy (yếm khí) bằng quá trình glycolysis và được chuyển thành acetyl-coenzyme A sau đó đi vào ty thể, trong đó acetyl-coA kết hợp với oxalo-acetate. Các enzyme của chu kỳ axit citric thông qua một số phản ứng khử carboxyl tạo ra Co 2 và với sự trợ giúp của dehydrogenase cụ thể giải phóng bốn cặp ion H + . Các enzyme hô hấp, flavo-protein và cytochrom, sau đó chuyển các ion hydro ra khỏi ty thể cho đến khi chúng kết hợp với oxy và tạo thành nước.
2. Năng lượng được giải phóng trong quá trình vận chuyển ion hydro được sử dụng bởi phosphorylase oxy hóa để tái tạo ATP từ ADP và phosphate vô cơ. Do đó, ATP giàu năng lượng được hình thành trong ty thể được tế bào chất hấp thụ trong điều kiện hiếu khí, do đó 36 phân tử ATP được hình thành trên mỗi phân tử glucose. Đây là 18 lần năng lượng có thể đạt được trong các trường hợp yếm khí của con đường glycolytic. Do đó ty thể đóng vai trò là nhà máy điện của tế bào.
3. Dạng tròn của DNA có thể là một yếu tố của di truyền tế bào chất. Tất cả ty thể là nguồn gốc của mẹ. DNA ty thể bất thường có thể tạo ra yếu cơ và bệnh thoái hóa thần kinh trung ương do sự thất bại của quá trình chuyển hóa oxy hóa. Đây được gọi là hội chứng tế bào chất ty thể.
Hạt ribosome:
Các hạt ribosome bao gồm RNA và protein ribosome. Các ribosome lúc đầu được thu thập trong nucleolus và được tổng hợp bởi các nhà tổ chức nucleol của nhiễm sắc thể (nhiễm sắc thể 13, 14, 15, 21, 22 có cơ thể vệ tinh). Từ nucleolus, các ribosome xuất hiện trong tế bào chất
thông qua các lỗ hạt nhân (Hình 2-9, 2-11).
Trong tế bào chất, một số ribosome vẫn còn tự do, trong khi một số khác được gắn vào mạng lưới nội chất làm cho bề mặt của chúng trở nên sần sùi. Các ribosome tự do làm cho tế bào chất basophilic. Trong các tế bào phôi và tế bào ác tính, các ribosome tự do rất phong phú.
Ở sinh vật nhân chuẩn, mỗi hạt ribosome bao gồm hai đơn vị phụ là 40S và 60S. S là viết tắt của đơn vị tốc độ lắng của Svedberg. Chuỗi polynucleotide của RNA thông tin đi qua đơn vị phụ 40S của ribosome phơi bày bộ ba mã hóa.
Đơn vị phụ 60S là nơi diễn ra quá trình tổng hợp protein thông qua liên kết tuyến tính của các axit amin với sự trợ giúp của các anticodon của RNA chuyển (Hình 2.12). Do đó, các ribosome tự do tổng hợp các protein được sử dụng cho quá trình trao đổi chất của tế bào và sự phát triển của chính nó.
Đôi khi một số ribosome được gắn vào một chuỗi RNA thông tin duy nhất. Hiện tượng như vậy được gọi là polyribosome hoặc polysome.
Nó là một hệ thống các ống hoặc màng tế bào xen kẽ, có thể kéo dài từ màng nhân đến màng tế bào. Mạng lưới nội chất hoặc ER trình bày hai giống - thô và mịn (Hình 2-9).
ER bề mặt gồ ghề, được gọi ngắn gọn là RER cung cấp các phần đính kèm của các hạt ribosome vào bề mặt ngoài của các túi màng và tạo ra độ nhám của mạng lưới. Các đơn vị con lớn hơn của các ribosome (60S) được gắn vào bề mặt của ER và các tiểu đơn vị nhỏ hơn (40S) nằm về phía ma trận tế bào chất.
Các chuỗi polypeptide của protein được tổng hợp trong các đơn vị con lớn hơn được đẩy vào bên trong mạng lưới, nơi các đại phân tử protein được lưu trữ và sau đó được đưa ra ngoài tế bào dưới dạng sản phẩm bài tiết (Hình 2-12). Do đó, RER giúp tổng hợp protein và lưu trữ của nó. RER có mặt trong tất cả các tế bào tiết, chẳng hạn như các tế bào acinar của tuyến tụy.
ER hoặc sER có bề mặt nhẵn được sắp xếp trong một mạng lưới hình ống và các bề mặt bên ngoài của nó không có các hạt ribosome. Một số tế bào, chẳng hạn như tế bào gan, có cả rER và sER. Các sER giúp tổng hợp lipid và steroid. Các protein tổng hợp từ rER được chuyển đến sER, nơi phức hợp protein lipo được hình thành.
Các vật liệu lipoprotein như vậy từ các tế bào gan được chuyển qua bộ máy Golgi và bề mặt tế bào vào máu. Các tế bào gan giúp giải độc một số loại thuốc hòa tan lipid bằng các enzyme hydroxylating của sER. Người ta tin rằng ban đầu rER được hình thành, sau đó được chuyển đổi thành sER bằng cách mất các hạt ribosome. Mạng lưới sarcoplasmic của các tế bào cơ vân là một ví dụ về sER.
Bộ máy Golgi:
Thiết bị Golgi (Hình 2.9, 2.13). Nó bao gồm các bể chứa màng phẳng được làm phẳng và đóng gói chặt chẽ được sắp xếp thành một chồng gồm bốn đến sáu, cùng với các cụm mụn nước nhỏ xung quanh bề mặt của nó. Thiết bị có mặt trong hầu hết các tế bào, nhưng nổi bật trong các tế bào tiết, nơi nó can thiệp giữa rER và màng tế bào.
Trong HE nhuộm, bộ máy trình bày một khu vực rõ ràng; do đó được gọi là hình ảnh Golgi tiêu cực. Dưới kính hiển vi điện tử, một thiết bị Golgi cổ điển có hai mặt - một mặt chưa trưởng thành hoặc mặt cis với bề mặt lồi hướng về phía RER, và một mặt trưởng thành hoặc xuyên qua với bề mặt lõm hướng vào màng tế bào. Ngoài các bể chứa phẳng, các túi nhỏ của mạng cis-Golgi và trans-Golgi tạo thành một phần không thể thiếu của phức hợp Golgi.
Mặt cis của Golgi nhận được các túi vận chuyển nhỏ với các protein có lớp lông đặc biệt mọc ra từ rER. Các túi vận chuyển chuyển protein tổng hợp từ rER và đưa nội dung của chúng đến cisterna đầu tiên bằng phản ứng tổng hợp màng. Trong quá trình này, các túi vận chuyển bị chặn bởi các túi giao tiếp của mạng cis-Golgi, chọn các protein có phù hợp để phân phối đến ngăn xếp Golgi hay không; các protein không phù hợp, tuy nhiên, được đưa trở lại RER.
Trong bộ máy Golgi, hợp chất carbohydrate được thêm vào các vật liệu protein với sự trợ giúp của transferase và glycoprotein được hình thành. Từ các cạnh của bể chứa đầu tiên, các protein biến đổi được vận chuyển bằng cách nảy chồi và sau đó hợp nhất với các cạnh của bể chứa tiếp theo cho đến khi đạt được bể chứa cuối cùng ở mặt xuyên. Sau một loạt quá trình xử lý và ngưng tụ, glycoprotein bong bóng ra khỏi mặt xuyên của bộ máy Golgi như các túi bị xáo trộn.
Phân loại cuối cùng của protein biến đổi và bao bì của chúng ở dạng túi với chuỗi axit amin được chọn diễn ra trong mạng lưới trans-Golgi. Cái sau quyết định đích đến của túi đóng gói; một số được giữ lại trong tế bào chất dưới dạng lysosome, trong khi một số khác di chuyển ra khỏi tế bào dưới dạng các túi tiết và đưa nội dung của chúng qua màng tế bào bằng cách ngoại bào. Bên cạnh các tế bào tiết, bộ máy Golgi trong các tế bào không tiết sẽ giải phóng lớp vỏ tế bào (glycocalyx) bên ngoài màng plasma. Phức hợp màng tế bào-màng plasma tạo ra lực tĩnh điện liên kết các tế bào giống hệt nhau để tạo thành các mô cụ thể.
Lysosome:
Các lysosome là các túi màng có thành dày chứa các enzyme thủy phân, cụ thể là protease, lipase và phosphatase axit. Các enzyme này, khi được giải phóng khỏi lysosome, có thể tiêu hóa một số chất có nguồn gốc từ tế bào chất hoặc được đưa vào tế bào từ bên ngoài. Trước khi một tế bào chết vì thiếu oxy hoặc vì lý do khác, các lysosome hoạt động như các túi tự động và phá hủy tất cả các bào quan của tế bào chất. Do đó, chúng được gọi là 'túi tự sát' của tế bào.
Sau khi chết, trừ khi con vật được cố định bởi các vật cố định, sự phá vỡ lysosome và tự động hóa diễn ra. Trong các tế bào khỏe mạnh, các lysosome có chức năng bảo vệ và tiêu diệt một số kẻ xâm lược vi khuẩn nhất định (Hình 2-8, 2-3) hoạt động như các túi dị dưỡng. Các enzyme lysosomal làm suy giảm một loạt các chất bất lợi trong tế bào. Sự thiếu vắng bẩm sinh của các enzyme lysosomal đặc biệt dẫn đến sự tích tụ các chất nền của chúng trong các tế bào, tạo ra các bệnh lưu trữ, ví dụ như bệnh Tay-sachs, bệnh Gaucher. Lysosome như vậy có nhiều trong các tế bào đại thực bào và bạch cầu hạt.
Các lysosome rất giàu glycoprotein và có nguồn gốc từ bộ mặt trưởng thành của bộ máy Golgi như là các lysosome chính. Trong quá trình hao mòn tế bào, các mảnh ty thể và mạng lưới nội chất không hoạt động kết hợp với lysosome và trải qua quá trình tiêu hóa. Các cơ thể hợp nhất như vậy tạo thành lysosome thứ cấp và được gọi là các cytolysosome. Do đó, các lysosome được ban cho chức năng loại bỏ sự thoái hóa của các bào quan tế bào chất.
Một số phần còn lại không hòa tan của lysosome sau khi cơ thể tồn tại tự động và dị hình được giữ lại vĩnh viễn dưới dạng các sắc tố lão hóa làm từ lipofuscin giàu lipid (Hình 2- 14). Những sắc tố này được tìm thấy ở tuổi già trong hệ thống thần kinh.
Nguồn gốc của lysosome đòi hỏi phải sửa đổi protein đặc biệt trong Golgi-apatus (Hình 2-15). Nó liên quan đến việc gắn mannose-6-phosphate vào một số chuỗi bên oli gosacarit. Các enzyme lysosomal liên kết các dư lượng mannose phosphoryl hóa với các thụ thể cụ thể của chúng được tìm thấy trên bề mặt bên trong của màng Golgi.
Sau đó, các enzyme liên kết với thụ thể bị chèn ép khỏi Golgi và tiến hành hợp nhất với các lysosome. Sau khi thải các protein bài tiết có gắn mannose-6- phosphate vào lysosome, các túi chứa thụ thể đặc hiệu qua trung gian enzyme đưa trở lại Golgi để sử dụng lại. Độ axit của nội dung lysosomal (khoảng pH5) được duy trì bằng cách bơm vào các proton từ tế bào chất bằng cách vận chuyển tích cực.
Phagosome:
Đôi khi một hạt hoặc một vi sinh vật sống xâm nhập vào tế bào chất của tế bào từ bên ngoài, được bao phủ bởi sự xâm nhập của màng tế bào. Túi màng như vậy được gọi là phagosome. Khi phagosome tiếp xúc với lysosome, bức tường chung giữa chúng biến mất và các enzyme thủy phân của lysosome tạo ra sự phân giải các vật liệu chứa. Quá trình này được gọi là thực bào, tương tự như pinocytosis. In pinocytosis the liquid gains entrance into the cytoplasm, whereas in phagocytosis the solid particles participate in the process.
Peroxisomes:
These are small membrane-bound vesicles about 0.5-1.5 µm in diameters; hence called microbodies. Peroxisomes are present in most of the nucleated cells, and are more numerous in hepatocytes and renal tubule cells. They contain oxidative enzymes which help detoxification of various substances and generate hydrogen peroxide; they also participate in (3-oxidation of fatty acid chain. Excess amount of hydrogen peroxide is broken down by the enzyme, catalase.
The genesis of peroxisomes is peculiar. The cell membranes are derived from multiplication of the pre-existing peroxisomes, and their internal proteins come directly from the cytosol through the pore channels of their plasma membrane, by-passing the usual package vesicles of rER and Golgi apparatus.
Centrioles and microtubules:
Centrioles:
Each animal cell, which is capable of division, possesses two centrioles within the cytoplasm and close to the nuclear membrane. The dense region of the cytoplasm containing the centrioles is known as the cen- trosome. Each centriole presents two cylindrical bodies which are placed at right angles to each other. The wall of the cylinder presents nine longitudinal bundles and each bundle is composed of three microtubules embedded in fibrillar materials (Fig. 2-16).
The centrioles help synthesis of microtubules of the achromatic spindle during cell division, by the linkage of soluble cytoplasmic protein known as tubulin. During cell division the two centioles (each with two cylindrical bodies) are separated from each other by the growing microtubules of the achromatic spindle and occupy the opposite pole of the nucleus (see Fig. 3-2). These microtubules extending between the opposite centrioles form the continuous microtubules of the spindle. In metaphase, the nuclear membrane disappears and chromosomal microtubules are organised from the tubulin protein by the kinetochores, two of which are present by the side of the centromere of each chromosome.
The chromosomal microtubules push the opposite centriole further until the chromosomes with their paired chromatids occupy the equator of the spindle. Thus the achromatic spindle of a mitotic cell consists of continuous microtubules organised by the centrioles and chromosomal microtubules organised by the kinetochores. Each of the two new cells derived from the cell division contains one centriole with two cylindrical bodies set at right angles to each other.
Thereafter a centriole is formed near each old one, thus restoring the normal complements of centrioles.
Besides the formation of the spindle, the centrioles help sprouting of cilia and microtubules along with processes of the developing neurons.
Microtubules:
Cilia, flagella and centrioles are composed of microtubules. In fact, all animal cells possess microtubules which may be organised or dispersed. They are filamentous structures made of soluble tubulin protein. The dispersed microtubules act as skeleton of the cell and help in the transport of various substances including the macromolecules throughout the cytoplasm. Since the microtubules are composed of contractile proteins, they are concerned with movements by means of cilia, flagella and by the achromatic spindle which pushes apart the centrioles during cell division.
At least three sites are available in the cytoplasm which act as microtubule organising centres (MTOC)-
(a) Centrioles for the continuous microtubules of the spindle;
(b) Kinetochore of the chromosome for chromosomal microtubules;
(c) Basal bodies of the cilia for the growth of ciliary microtubules. Colchicine, a chemical substance, arrests the cell division at metaphase by combining with tubulin protein and preventing the formation of the achromatic spindle.
Filaments and fibrils:
These are ultra-microscopic network of filamentous structures which are different from microtubules. Some of filaments are more dense beneath the cell membrane forming cell web. The filaments and their thicker components, the fibrils, act as internal support of the cell. Some filaments enter in the central core of the microvilli, while others form actin and myosin filaments of the contractile muscles.
