Sự khác nhau về kích thước và hình dạng của tế bào có ý nghĩa gì đối với sinh vật cho ví dụ

Các gen bao gồm DNA. Chiều dài của gen quy định độ dài của protein được gen mã hóa. DNA là một chuỗi xoắn kép, trong đó các nucleotide (các bazơ) liên kết với nhau:

• Adenine (A) liên kết với thymine (T)

• Guanine (G) liên kết với cytosine (C)

DNA được phiên mã trong quá trình tổng hợp protein, trong đó một sợi ADN được dùng làm khuôn mẫu tổng hợp RNA thông tin (mRNA). RNA có các base như DNA, ngoại trừ uracil (U) thay thế thymine (T). mRNA di chuyển từ nhân đến tế bào chất và sau đó đến ribosome, nơi diễn ra quá trình tổng hợp protein . RNA vận chuyển (tRNA) mang các axit amin đến ribosome, và gắn axit amin vào chuỗi polypeptide đang phát triển theo một trình tự xác định bởi mRNA. Khi một chuỗi axit amin được lắp ráp, nó tự gấp nếp cuộn xoắn để tạo ra một cấu trúc protein ba chiều phức tạp dưới ảnh hưởng của các phân tử đi kèm lân cận.

DNA được mã hóa bằng mã bộ ba, chứa 3 trong số 4 nucleotides A, T, G, C. Các axit amin cụ thể được mã hóa bởi các mã bộ ba xác định. Vì có 4 nucleotide, nên số lượng mã bộ ba có thể có là 43 (64). Tuy nhiên chỉ có 20 axit amin, nên có một số mã bộ ba dư thừa . Bởi vậy, một số mã bộ ba cùng mã hóa một axit amin. Các bộ ba khác có thể mã hóa các yếu tố mở đầu hoặc kết thúc quá trình tổng hợp protein và sắp xếp, lắp ráp các axit amin.

Gen bao gồm exon và intron. Exons mã hóa cho các axit amin cấu thành protein . Còn introns chứa các thông tin chi phối việc kiểm soát và tốc độ sản xuất protein. Exons và intron cùng được sao chép vào mRNA, nhưng các đoạn được sao chép từ intron được loại bỏ sau đó. Nhiều yếu tố điều hòa việc phiên mã, bao gồm RNA antisense, được tổng hợp từ chuỗi DNA không được mã hoá thành mRNA. Ngoài DNA, các nhiễm sắc thể chứa histon và các protein khác cũng ảnh hưởng đến sự biểu hiện gen (protein và số lượng protein được tổng hợp từ một gen nhất định).

Kiểu gen cho biết thành phần và trình tự di truyền cụ thể; nó quy định những protein nào được mã hóa để sản xuất. Ngược lại, bộ gen nói đến toàn bộ thành phần tất cả của các nhiễm sắc thể đơn bội, bao gồm các gen mà chúng chứa.

Kiểu hình hướng tới biểu hiện cơ thể , sinh hóa và sinh lý của một người - nghĩa là, làm thế nào các tế bào ( hay cơ thể) thực hiện chức năng. Kiểu hình được xác định bởi loại và số lượng protein tổng hợp, tức là, sự biểu hiện của các gen ra môi trường như thế nào.

Các yếu tố ảnh hưởng đến biểu hiện gen mà không thay đổi trình tự bộ gen được gọi là các yếu tố biểu sinh.

Sự hiểu biết về nhiều cơ chế sinh hóa điều chỉnh sự biểu hiện gen ngày càng rõ ràng. Một cơ chế là sự thay đổi việc nối exon (còn gọi là quá trình trưởng thành mRNA). Trong phân tử mRNA mới được tổng hợp, các intron được loại bỏ, từng đoạn exon được tách ra riêng biệt, và sau đó các exon lắp ráp theo nhiều trật tự khác nhau, dẫn đến nhiều loại mRNA khác nhau và có khả năng dịch mã ra nhiều protein từ cùng chung một mã gen ban đầu. Số lượng protein được tổng hợp trong cơ thể con người có thể lên đến trên 100.000 mặc dù hệ gen của con người chỉ có khoảng 20.000 gen.

Các cơ chế trung gian biểu hiện gen khác bao gồm các phản ứng methyl hóa DNA và phản ứng của histone như methyl hóa và acetyl hóa. DNA methyl hóa có xu hướng làm bất hoạt một gen. Chuỗi DNA cuộn xoắn quanh quả cầu histone. Sự methyl hóa histone có thể làm tăng hoặc giảm số lượng protein được tổng hợp từ một gen cụ thể. Sự acetyl hóa histone liên quan đến việc giảm biểu hiện gen ra bên ngoài. Sợi DNA không được phiên mã để hình thành mRNA cũng có thể được sử dụng như một khuôn mẫu để tổng hợp RNA, kiểm soát quá trình phiên mã của sợi đối diện.

Một cơ chế quan trọng khác liên quan đến microRNAs (miRNAs). MiRNA ngắn, hình dạng như chiếc kẹp tóc (các trình tự RNA khi liên kết với nhau) RNA này ức chế sự biểu hiện gen sau khi phiên mã. MiRNA có thể tham gia vào việc điều chỉnh đến 60% protein đã phiên mã.

Là một trong những đơn vị cấu trúc cơ bản quan trọng nhất của cơ thể sống, nhưng tế bào là gì? vẫn là một câu hỏi được nhiều độc giả quan tâm. Không vượt quá những kiến thức trong sách sinh học phổ thông và các giáo trình đại cương, bài viết sau đây sẽ cung cấp những thông tin tổng quan về tế bào.

Khái niệm tế bào là gì?

Tế bào là đơn vị cấu tạo cơ bản của tất cả các cơ thể sống. Cơ thể con người bao gồm hàng nghìn tỷ tế bào, tất cả đều có chức năng chuyên biệt riêng.

Tế bào cung cấp cấu trúc cho cơ thể, tiếp nhận các chất dinh dưỡng từ thức ăn, chuyển hóa các chất dinh dưỡng đó thành năng lượng và thực hiện các chức năng chuyên biệt.

Tế bào cũng chứa ADN, là vật chất di truyền của cơ thể, và có thể tạo ra các bản sao của chính chúng.

Cũng giống như con người, cây trong rừng, cá dưới sông, ngựa trong trang trại, vượn cáo trong rừng, lau sậy trong ao, giun trong đất - tất cả những loài động vật, thực vật này đều được tạo nên từ những khối xây dựng là tế bào. Giống như những ví dụ này, nhiều sinh vật sống bao gồm rất nhiều tế bào hoạt động phối hợp với nhau.

Ngoài ra, cũng có nhiều các dạng sống khác chỉ được tạo ra từ một tế bào đơn lẻ, chẳng hạn như các vi khuẩn (bacteria) và động vật nguyên sinh (Protozoa).

Các tế bào, cho dù sống riêng lẻ hay là một phần của sinh vật đa bào, thường quá nhỏ để có thể nhìn thấy nếu không có kính hiển vi ánh sáng.

Tế bào có nhiều bộ phận, mỗi phần có một chức năng khác nhau. Một số bộ phận này, được gọi là bào quan, là những cấu trúc chuyên biệt thực hiện một số nhiệm vụ trong tế bào.

Tế bào của con người chứa các phần chính sau đây, được liệt kê theo thứ tự bảng chữ cái:

Cytoplasm - Tế bào chất là gì?

Trong tế bào, tế bào chất (cytoplasm) được tạo thành từ một chất lỏng giống như thạch (gọi là dịch bào) và có các cấu trúc khác bao quanh nhân.

 

Cytoskeleton - Khung xương tế bào là gì?

Khác với tế bào nhân sơ (Prokaryote), bào tương ở tế bào nhân thực (Eukaryote) được gia cố bởi một hệ thống các vi ống, vi sợi và sợi trung gian. Hệ thống này được gọi là khung xương tế bào (Cytoskeleton).

Khung xương tế bào có chức năng như một lá đỡ cơ học cho tế bào và tạo cho tế bào động vật có hình dạng xác định. Ngoài ra, khung xương tế bào cũng là nơi neo đậu của các bào quan và ở một số loại tế bào.

Khung xương còn giúp tế bào di chuyển.

 

Mạng lưới nội chất của tế bào là gì?

Mạng lưới nội chất (Endoplasmic Reticulum, ER) là một hệ thống các xoang và túi màng nằm trong tế bào nhân thực. Chúng có chức năng biến đổi protein (thường là gắn vào protein các gốc đường, hoặc lipid), hình thành các phân tử lipid, vận chuyển các chất bên trong tế bào.

Có hai loại mạng lưới nội chất là loại có hạt - Rough ER (do có gắn ribosome) và loại trơn Smooth ER (không có ribosome).

 

Bộ máy Golgi của tế bào là gì?

Bộ máy Golgi (Golgi apparatus) là một bào quan được tìm thấy trong phần lớn tế bào nhân chuẩn, kể cả thực vật và động vật (nhưng không có ở nấm). Cấu trúc này được Camillo Golgi, một nhà giải phẫu học người Ý và phát hiện vào năm 1898 và sau đó được đặt tên theo tên của ông.

Chức năng chính của bộ máy Golgi là chế biến và bao gói các đại phân tử cho tế bào như protein và lipid.

 

Lysosomes and peroxisomes

Lysosome (hay còn gọi là tiêu thể), là trung tâm tái chế của tế bào và được sản sinh ra ở bộ máy Golgi.

Các tiêu thể lysosome là nơi sản xuất các enzyme hỗ trợ cho quá trình tiêu hóa các vi khuẩn lạ xâm nhập vào tế bào, loại bỏ tế bào các chất độc hại và tái chế các thành phần tế bào bị mòn.

Các enzyme quan trọng nhất trong tiêu thể là:

• Lipase: có tác dụng phân hủy lipid (chất béo)
• Carbohydrase: có tác dụng phân hủy carbohydrate (ví dụ: đường)
• Protease: có tác dụng phân hủy protein (đạm)
• Nuclease: có tác dụng phân hủy axít nhân

 

Mitochondria - Ty thể là gì?

Ty thể (Mitochondrion) là những bào quan phức tạp có chức năng chuyển đổi năng lượng từ thức ăn thành dạng mà tế bào có thể sử dụng. Chúng có vật chất di truyền riêng, tách biệt với ADN trong nhân và có thể tạo ra các bản sao của chính chúng.

Bên cạnh chức năng cung cấp năng lượng cho tế bào, ty thể còn tham gia vào những vai trò quan trọng khác, như truyền nhận tín hiệu, biệt hóa tế bào và chết rụng tế bào, cũng như duy trì việc kiểm soát chu kỳ tế bào và sinh trưởng tế bào.

 

Nucleus - nhân tế bào là gì?

Nhân tế bào (cell nucleus) là một bào quan được bao bọc bởi màng tế bào tồn tại bên trong các tế bào nhân thực. Sinh vật nhân thực chỉ có một nhân.

Nhân tế bào chứa bộ gen của sinh vật, ngoại trừ ADN ty thể (mtDNA, Mitochondrial DNA), được cuộn lại thành nhiều chuỗi ADN bao gồm các phức hợp protein. Phức hợp protein có nhiều loại protein khác nhau, ví dụ histone, để cấu thành các nhiễm sắc thể.

Gen trong các nhiễm sắc thể có cấu trúc đặc thù để thúc đẩy chức năng của tế bào. Nhân tế bào bảo quản độ ổn định của gen và quản lý các hoạt động của tế bào bằng cách điều chỉnh biểu hiện gen.

Với những đặc điểm quan trọng như trên, nhân tế bào được coi là trung tâm điều khiển của tế bào.

 

Plasma membrane - Màng tế bào là gì?

Màng tế bào (cell membrane), hay còn gọi là màng sinh chất (plasma membrane), là một màng sinh học phân cách môi trường bên trong của các tế bào với môi trường bên ngoài của chúng.

Màng tế bào tạo thành bao gồm màng lipid kép được gắn kết với các protein. Màng tế bào có liên quan đến các quá trình của tế bào như là sự liên kết tế bào, độ dẫn ion và tiếp nhận tín hiệu tế bào; ngoài ra còn đóng vai trò như là một bề mặt để kết nối một số cấu trúc ngoại bào gồm thành tế bào, glycocalyx và khung xương nội bào.

Màng tế bào có thể cho phép các ion, các phân tử hữu cơ thấm qua một cách có chọn lọc và kiểm soát sự di chuyển của các chất ra và vào tế bào.

Chức năng cơ bản của màng tế bào là bảo vệ tế bào khỏi môi trường xung quanh.

 

Ribosomes là gì?

Ribosome là bào quan tổng hợp chuỗi polypeptide dựa trên khuôn mã của ARN thông tin (Messenger RNA, mRNA).

Ribosome đồng thời cũng là bào quan có kích thước phân tử lớn, phức tạp, có mặt trong tất cả các tế bào sống và là nơi xảy ra quá trình sinh tổng hợp protein.

Ribosome bao gồm hai tiểu đơn vị chính - tiểu đơn vị ribosome nhỏ đọc (mRNA), trong khi tiểu đơn vị lớn liên kết các axit amin để tạo thành một chuỗi polypeptide. Mỗi tiểu đơn vị gồm một hoặc nhiều phân tử RNA ribosome (rRNA) và nhiều phân tử protein.

Như vậy, đến đây các bạn đã có được đầy đủ thông tin chi tiết để trả lời cho câu hỏi: tế bào là gì? Trong các bài viết tiếp theo, chúng tôi sẽ cùng các bạn tìm hiểu sâu hơn về các chức năng quan trọng của từng bào quan của tế bào. Thông qua đó, chúng ta có thể nắm được bức tranh tổng thể về quá trình trao đổi chất xảy ra tại tế bào.

Tài liệu tham khảo

• Wikipedia
• Medlineplus
• Nature
• Biology Dictionary