SINH HỌC TẾ BÀO - PHÂN TỬ

I. SƠ LƯỢC LỊCH SỬ - CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:
 Tế bào trong cơ thể chúng
ta có kích thước nhỏ gấp 5 lần
ngưỡng nhìn thấy của mắt
thường. Kích thước của các
bào quan trong tế bào còn nhỏ
hơn nhiều lần, do đó, lịch sử
nghiên cứu tế bào gắn liền với
sự phát triển của các phương
tiện kỹ thuật cùng các ngành
vật lý và hoá học.










 Kính hiển vi quang học
(KHVQH) được sáng chế
khoảng giữa thế kỷ XVII và

Robert Hook (1655) quan
sát được các hốc trống trong
thân cây bấc, ông gọi là
“khoang” (cell = khoang =
tế bào), sau đó, thuật ngữ
“cell” được sử dụng như tế
bo. Giữa thế kỷ XIX, “Học thuyết tế
bào ” ra đời (Schleiden và Schwann)
với luận điểm cơ bản “cơ thể động và
thực vật được cấu tạo bởi các tế bào có
nhân”. Vào lúc này, các nhà khoa học
chỉ biết rằng
tế bào gồm có màng, nguyên sinh chất và nhân.
 Kính hiển vi điện tử (KHVĐT) ra đời (gồm KHVĐT
xuyên và KHVĐT quét- Hình: Hồng cầu dưới KHVĐT
quét) trong những năm 30 thế kỷ XX, cho phép quan sát
các bào quan nhỏ bên trong tế bào. Tuy nhiên, cả KHVQH
và KHVĐT chỉ cho phép nghiên cứu các cấu trúc bất động





mà thôi. Trong thực tế, cấu trúc sinh học luôn vận động và chỉ có trong vận động
chúng mới thể hiện đầy đủ chức năng sinh học của mình.
 Máy siêu ly tâm ra đời (1926- Svedberg) cùng các phương pháp hoá lý khác như
sắc ký, điện di, lọc phân tử cho phép phân tách, tách chiết các thành phần riêng
biệt của tế bào. Nhờ đó có thể nghiên cứu khối lượng, kích thước, thành phần hoá
học của chúng và thực hiện các mô hình trộn chúng trở lại với nhau để xác định các
sản phẩm của chúng (hệ thống tái lắp ráp). Việc theo dõi, xác định các sản phẩm sinh

học được thực hiện nhờ các quá trình đánh dấu qua việc sử dụng các chất đồng vị
phóng xạ và phương pháp phóng xạ tự chụp hoặc bằng phương pháp hoá mô miễn
dịch.
 Cuối thập niên 70, phương pháp tái tổ hợp ADN ra đời, nhờ đó, người ta có thể
lập được “bản đồ gen”, giải mã một gen lạ nhanh chóng hoặc đưa một gen mong
muốn vào tế bào, sản xuất ra các sản phẩm của gen với một khối lượng lớn Các
lĩnh vực này tạo thành ngành di truyền, ngành công nghệ gen phục vụ trong y học,
dược học, nông nghiệp, môi sinh






 Như vậy, sinh học phát triển được là nhờ nhiều phương pháp. Mỗi phương pháp
có những ưu và khuyết điểm riêng, nhưng tất cả chúng cho phép ta có một cái nhìn
tổng quát về sự sống.
II. ĐỐI TƯỢNG VÀ MỤC TIÊU MÔN HỌC:
Định nghĩa: Tế bào là đơn vị cấu tạo và chức năng nhỏ nhất của cơ thể sống.
 Các học thuyết về tế bào:
 Tất cả các cơ thể sống được cấu tạo bởi tế bào và các thành phần của nó
 Tất cả các tế bào đều giống nhau về mặt cấu trúc hoá học





 Các tế bào mới được thành lập từ sự phân chia của các tế bào đã có sẵn
 Hoạt động của cơ thể sống là tập hợp các hoạt động và tương tác giữa các tế
bào của cơ thể.

 Tế bào có các thuộc tính chủ yếu sau:
 Tính vận động: sự vận động sinh học bao gồm cả nghĩa cơ học lẫn chuyển
hoá, thay đổi không ngừng các cấu trúc;
 Tính sinh sản: là khả năng tạo ra những phiên bản mới (copy) với tính chất
tương tự chính mình;
 Tính cảm ứng: là khả năng thu nhận thông tin từ tương tác với môi trường
xung quanh và tự mình biến đổi, đáp ứng với điều kiện của môi trường;
 Tính phức hợp: tế bào được cấu tạo từ các phân tử polyme sinh học, trong đó
các monome phân bố không tuần hoàn trên chuỗi polyme.
 Như vậy, đối tượng của tế bào học là nghiên cứu các thuộc tính trên của tế bào,
nhưng là một công việc nghiên cứu tổng hợp tất cả các thuộc tính mà không phải là
việc nghiên cứu từng thuộc tính riêng rẽ. Thông qua nghiên cứu, khoa học về tế bào





tìm hiểu bản chất của sự sống, do đó nó cung cấp nền tảng cho các khoa học về sức
khoẻ và bệnh tật của con người và môi trường.
 Mục tiêu môn học:
1. Mô tả được tế bào như đơn vị cấu trúc và chức năng cơ bản nhất của sự
sống;
2. Mô tả được các bào quan với cấu tạo và chức năng bình thường của chúng;
3. Giải thích được mối quan hệ chặt chẽ giữa cấu trúc và chức năng của các
bào quan, để nêu được sự biến đổi của cấu trúc hay chức năng sẽ dẫn đến các rối
loạn của cơ thể;
4. Nắm được nguyên tắc - ý nghĩa của các phương pháp nghiên cứu và sản
phẩm của khoa học về tế bào để trong điều kiện cụ thể có thể chỉ định hoặc triển
khai các phương pháp và sản phẩm đó.


III. MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG CỦA SINH HỌC TẾ BÀO-PHÂN TỬ:






1. Sự tiến hóa tế bào từ Procaryot đến Eucaryot
 Toàn bộ sinh giới có hai loại tế bào là Procaryot (tế bào nhân sơ) và Eucaryot (tế
bào nhân hoàn chỉnh). Một số tính chất phân biệt giữa hai loại tế bào này như sau:
So sánh tế bào Procaryot và Eucaryot

Đặc điểm Procaryot Eucaryot
Màng nhân
Nhiễm sắc thể
-
ít
+
+





Số lượng
Cấu trúc
Histon, nucleosom
Trạng thái của đa số gen
Tổng hợp ARN và protein
Các bào quan có màng (Ti thể,

Lưới nội Bào, Golgi, Tiêu thể )
Trung thể, thoi vô sắc
Bộ xương tế bào
Ribosom

vòng
-
mở
đồng thời
-
-
-
70S
nhiều
tuyến tính
+
đóng
tách rời
+
+
+
80S
 Từ Procaryot đến Eucaryot là một bước tiến hóa rất dài của sinh giới, trong đó vấn
đề then chốt nhất là chất liệu thông tin di truyền. Các cấu trúc mới như màng nhân,





thoi vô sắc, nhiễm sắc thể tuyến tính có sự ngưng tụ ADN-protein vv đều cùng

chung mục đích là giúp cho tế bào Eucaryot duy trì được một bộ máy thông tin di
truyền khổng lồ so với Procaryot. Theo thuyết tiến hóa, tế bào Eucaryot được hình
thành từ những tế bào tương tự Procaryot. Ở tế bào Procaryot, ta thấy một số đoạn
màng bào tương lõm vào tế bào chất, như những cấu trúc sơ khai của hệ thống các
màng nội bào. Còn ở tế bào Eucaryot, các phân tử ADN hình vòng vẫn còn tồn tại
trong các bào quan lớn như ty thể và lạp thể có hai lớp màng bao quanh. Các bào
quan này cũng chứa ribosom 70S và hệ thống tổng hợp protein kiểu Procaryot. Một
giả thuyết đã được đưa ra rằng trong quá khứ, đã xảy ra sự cộng sinh giữa tế bào thủy
tổ của Eucaryot với các tế bào Procaryot. Sự cộng sinh này ngày càng chặt chẽ đến
mức các thành phần Procaryot trở thành bào quan của tế bào kiểu mới - Eucaryot,
nhưng mỗi bên vẫn có bộ máy thông tin di truyền tương đối độc lập.
 Trong chương trình học, chúng ta chỉ đi sâu nghiên cứu cấu trúc và chức năng của
các bào quan và bản thân tế bào Eucaryot.
2. Vật chất - Năng lượng và Thông tin
Tế bào có ba dòng vận động lớn là vật chất, năng lượng và thông tin. Nói cho
chính xác hơn, thì quá trình sống có thể được nghiên cứu một cách tương đối riêng rẽ
trên ba bình diện nói trên. Đây cũng là thuộc tính của bất kỳ cấu trúc và chức năng
sinh học nào.





a. Vật chất: hay vật liệu xây dựng nên tế bào bao gồm các phân tử nhỏ và các
đại phân tử. Chúng ta sẽ phân tích kỹ hơn thành phần cấu tạo hóa học của các tế bào
trong bài tiếp theo. Ở đây chỉ giới thiệu vắn tắt các nhóm phân tử vật chất chủ yếu
của tế bào.
 Đường (sugars). Các phân tử đường hiểu theo nghĩa rộng bao gồm các loại đường
đơn (monosaccharides) và phân tử bao gồm từ hai gốc đường trở lên (di-, oligo- và
polysaccharides). Các phân tử đường đóng vai trò cung cấp nhiên liệu (năng lượng)

cho tế bào, nhưng cũng tham gia vào cấu trúc đại phân tử ADN, ARN, cấu trúc màng,
các glycoprotein thụ thể, enzym v.v
 Lipid. Lipid (phospholipid, cholestrrol, glycolipid ) là thành phần quan trọng
nhất của các màng sinh chất (màng bào tương và màng nội bào). Ngoài ra, lipid có
thể tồn tại dưới dạng các hạt nhỏ phân tán trong bào tương và trong máu, và tham gia
vào việc cung cấp năng lượng cho tế bào.
 Acid amin và protein. Có 20 loại acid amin cơ bản cấu tạo nên các đại phân tử
protein.
 Nucleotid và acid nucleic. Nucleotid bao gồm gốc baz nitơ, gắn với gốc đường
riboz hay deoxyriboz, các gốc đường này được phosphoryl hóa (gắn gốc phosphat).
Khác với acid amin trong protein, nucleotid trong ADN hay ARN chỉ gồm 4 loại (A,
T, G, X hay A, U, G, X).





 Nước và chất điện giải vô cơ. Phân tử nước có tính chất rất đặc biệt. Chúng là các
lưỡng cực, có thể tạo ra liên kết hydro với nhau. Các liên kết này mặc dù chỉ mang
tính tạm thời và luôn luôn phá vỡ và rồi lại hình thành lại, nhưng nhờ ở số lượng rất
lớn, chúng làm cho nước trong tế bào duy trì trạng thái tinh thể lỏng. Tinh thể lỏng
này có cấu trúc khá xốp, với nhiều khoảng trống. Kích thước các khoảng trống này lại
phù hợp với kích thước chuỗi xoắn alpha của protein. Nhờ vậy, chỉ có trong môi
trường nước các phân tử protein mới được ổn định và thực hiện các chức năng sinh
học của chúng. Trên bề mặt của các đại phân tử, các cấu trúc màng và bào quan khác,
các phân tử nước lưỡng cực được phân cách khá chặt. Lớp nước này, thông qua các
liên kết hydro, lại ảnh hưởng đến cấu trúc lỏng của môi trường nước ở xa hơn, cũng
như tới các cấu trúc đại phân tử, màng và bào quan khác. Mặc dù các tương tác này
rất yếu, nhưng nhờ ở số lượng nhiều, chúng có thể đóng vai trò quan trọng trong các
đáp ứng của tế bào như một thể thống nhất.

b. Năng lượng.
 Mọi phản ứng sinh hóa và quá trình sinh học ở mức tế bào, cận tế bào đều kèm
theo tiêu tốn năng lượng tự do và dẫn đến xu hướng tỏa nhiệt, phá hủy các trật tự vật
chất trong tế bào. Do vậy, tế bào luôn luôn cần được bổ sung năng lượng. Năng
lượng này được cung cấp dưới dạng hóa năng của adenozin triphosphat (ATP) là
phân tử nhỏ được tổng hợp chủ yếu trong ty thể. Đường và mỡ được tế bào lấy từ
máu và dịch ngoại bào, có nguồn gốc từ thức ăn, hoặc từ các mô dự trữ (gan, cơ, mô
mỡ).





c. Thông tin.
 Các cấu trúc cũng như quá trình sinh học trong tế bào thường tuân theo một trật
tự không gian và thời gian chặt chẽ. Trật tự này phản ánh đặc tính thông tin của hệ
thống sống. “Kho tàng thông tin” chính của tế bào nằm trong nhân, “bản gốc” của
thông tin luôn được cất giữ trong nhân, chỉ có các “bản sao” (mARN được chép ra
nhiều bản) là được gởi ra bào tương để điều khiển các quá trình sinh học của tế bào.
Thông tin từ các bản sao này được nhân tiếp lên nhiều lần nữa dưới dạng sắp xếp các
acid amin trên chuỗi polypeptid của protein. Các protein có thể thực hiện rất nhiều
chức năng khác nhau. Khác với bản gốc thông tin (ADN), các bản sao và bản dịch
thông tin (ARN và protein) chỉ tồn tại trong một thời gian giới hạn. Để duy trì hoạt
động tế bào, một dòng thông tin phải được duy trì thường xuyên từ nhân ra bào
tương. Điều này được phản ánh trong “Học thuyết trung tâm” của Sinh học phân tử
như sau:
ADN  ARN  protein
 Tế bào còn thu nhận thông tin từ môi trường xung quanh (ví dụ các hormon, các
dược phẩm ) và qua đó điều chỉnh hoạt động của mình. Thông tin này không tồn tại
dưới các dạng văn bản quy định cấu trúc của đại phân tử, mà là các tín hiệu tác động

chọn lọc lên các thể tiếp nhận của tế bào hay còn gọi là thụ thể đặc hiệu. Các thụ thể
có thể thông qua hệ thống các chất truyền tin thứ hai (c-ATP, proteinkinaza ) để tác
động trở lại các thành phần của tế bào, kể cả tới nhân. Nhân đáp ứng các thông tin





ngược dòng không phải bằng cách thay đổi cấu trúc gen của mình, mà bằng cách
đóng hay mở các gen khác nhau.
Cả ba dòng vận động vật chất, năng lượng và thông tin có liên quan mật thiết với
nhau.
IV. TÓM TẮT:
Tế bào là đơn vị cấu tạo và chức năng cơ bản của cơ thể sống. Việc nghiên cứu tế
bào được thực hiện nhờ vào sự phát triển của của các khoa học khác. Sự phát triển
của khoa học về tế bào lại phục vụ cho các khoa học về y tế, nông nghiệp, môi sinh

Các vấn đề thường được đặt ra trong nghiên cứu là: (1) Quá trình tiến hoá từ
Prokaryote đến Eukaryote; (2) Sự vận động của ba dòng vật chất, năng lượng và
thông tin.
Đối tượng nghiên cứu của khoa học về tế bào là 4 thuộc tính của tế bào: vận động,
sinh sản, cảm ứng và sự phức hợp trong cấu tạo. Mục tiêu chính của môn học là
nắm vững cấu trúc và chúc năng của từng bào quan qua đó nêu bật mối liên hệ
chặt chẽ giữa cấu trúc và chức năng.







Tài liệu tham khảo:
1. James D.Watson: Molecular Biology of The Cell, 1995, third edition, Garland
Publishing Inc., p.477-506
2. Baudhuin: Cytologie,1997, Université Catholique de Louvain
3. W. E. Ganong: Review of Medical Physiology, thirteen edition, Lange medical
book, 1991, p.10-26
CÂU HỎI TỰ LƯỢNG GIÁ:
1. Tế bào trong cùng một cơ thể có các đặc điểm sau, TRỪ MỘT:
A. Tất cả các tế bào đều giống nhau về mặt cấu trúc hoá học
B. Tất cả các tế bào đều giống nhau về thông tin di truyền
C. Tất cả các tế bào đều giống nhau về số lượng bào quan
D. Tất cả các tế bào đều được cấu tạo từ các phân tử polyme sinh học
E. Tất cả các tế bào đều có khả năng thu nhận và đáp ứng với thông tin từ môi
trường xung quanh





2. Tế bào có đặc điểm:
A. Không phải tế bào nào cũng có ty thể
B. Không phải tế bào nào cũng có nhân
C. Không phải tế bào nào cũng chuyển động được
D. Không phải tế bào nào cũng có lưới nội sinh chất
E. Không phải tế bào nào cũng có bộ xương tế bào
3. Tế bào Eucaryote có tính chất sau, TRỪ MỘT:
A. Luôn thay đổi các cấu trúc
B. Có khả năng tạo ra những phiên bản mới tương tự chính mình;
C. Có khả năng thu nhận thông tin từ môi trường xung quanh
D. Có khả năng biến đổi để đáp ứng với điều kiện của môi trường

E. Được cấu tạo từ sự hợp nhất của các tế bào Procaryote.