Đây là bản xem thử. Phiên bản đầy đủ trong ứng dụng có bài tập, AI chấm ngay và theo dõi tiến độ học.

Bài học

Nhân, ribosome và hệ thống nội màng

Mục tiêu bài học

Sau bài này, em mô tả được chức năng của nhân, ribosome, lưới nội chất hạt, lưới nội chất trơn, bộ máy Golgi và lysosome, đồng thời trình bày đúng thứ tự các bào quan mà một protein tiết đi qua, từ lúc tổng hợp tới khi ra khỏi tế bào.

Kiến thức nền cần nhớ

Bài trước em đã biết màng sinh chất kiểm soát biên giới ngoài cùng của tế bào (same-grade bridge). Bài này bước vào bên trong một tế bào nhân thực, nơi các bào quan có màng chia tế bào chất thành từng khoang chuyên biệt — điều mà tế bào nhân sơ ở Bài 1 hoàn toàn không có.

Khởi động

Một tế bào tuyến tuỵ tiết ra enzyme tiêu hoá gần như liên tục suốt cả ngày. Enzyme đó vốn chỉ là một chuỗi amino acid được ráp lại bởi ribosome bên trong tế bào chất — làm thế nào nó đến đúng chỗ, được đóng gói đúng cách, rồi ra khỏi tế bào mà không làm rối loạn phần còn lại của tế bào?

Kiến thức trọng tâm

Nhân là bào quan lớn nhất, được bao bởi màng nhân hai lớp có các lỗ nhân cho phép trao đổi có kiểm soát giữa nhân và tế bào chất. Bên trong nhân chứa nhiễm sắc thể (DNA liên kết với protein histone) và hạch nhân, nơi bắt đầu lắp ráp ribosome. Nhân điều khiển hoạt động của tế bào bằng cách quyết định gene nào được phiên mã thành mRNA tại từng thời điểm — đúng vai trò trung tâm điều khiển mà không tế bào nhân sơ nào có được, vì DNA của nó không được cách li trong một khoang riêng.
Ribosome, dù tự do trong bào tương hay bám trên lưới nội chất hạt, đều có cùng một nhiệm vụ: dịch mã mRNA thành chuỗi protein. Vị trí của ribosome quyết định số phận của protein nó tạo ra. Ribosome tự do tạo ra protein ở lại bên trong tế bào chất, phục vụ chính tế bào đó. Ribosome bám trên lưới nội chất hạt (rough ER) tạo ra protein đi thẳng vào bên trong khoang lưới nội chất — đây là những protein sẽ được đóng gói, chỉnh sửa, và cuối cùng tiết ra khỏi tế bào hoặc gắn lên màng. Vì vậy, một tế bào tiết nhiều protein, như tế bào tuyến tuỵ ở phần khởi động, luôn có lưới nội chất hạt phát triển mạnh hơn hẳn một tế bào ít tiết chất — và ngược lại: nhìn thấy một tế bào giàu lưới nội chất hạt, em có thể suy luận ngay đó là một tế bào tiết nhiều protein.
Lưới nội chất trơn (smooth ER), không có ribosome bám, tổng hợp lipid và khử độc một số chất — chức năng khác hẳn lưới nội chất hạt dù tên gọi gần giống nhau. Bộ máy Golgi nhận các túi vận chuyển từ lưới nội chất hạt, tiếp tục hoàn thiện protein, ví dụ gắn thêm carbohydrate, rồi đóng gói thành từng loại túi khác nhau tuỳ nơi protein đó sẽ đến. Lysosome, một loại túi tách ra từ Golgi, chứa enzyme tiêu hoá mạnh, có nhiệm vụ phân giải bào quan hỏng, vật chất thừa, hoặc vi khuẩn xâm nhập — nếu màng lysosome vỡ ngay trong tế bào chất, các enzyme này có thể tiêu hoá luôn chính tế bào đó.
| Bào quan | Cấu trúc | Chức năng | |---|---|---| | Nhân | Màng nhân hai lớp có lỗ nhân, chứa nhiễm sắc thể và hạch nhân | Lưu trữ và điều khiển biểu hiện thông tin di truyền | | Ribosome | Không có màng bao, gồm rRNA và protein | Dịch mã, tổng hợp protein | | Lưới nội chất hạt | Hệ thống túi dẹt, có ribosome bám bên ngoài | Tổng hợp và gấp cuộn protein tiết hoặc protein màng | | Lưới nội chất trơn | Hệ thống ống, không có ribosome bám | Tổng hợp lipid, khử độc | | Bộ máy Golgi | Chồng túi dẹt hình cong | Hoàn thiện, phân loại và đóng gói protein | | Lysosome | Túi đơn có màng bao, chứa enzyme tiêu hoá | Phân giải bào quan hỏng, vật chất thừa, vi khuẩn xâm nhập | Bảng trên là bảng mà đề kiểm tra Sinh học 10 thường yêu cầu em tái hiện — học theo cột chức năng trước, cột cấu trúc sẽ giải thích được vì sao chức năng đó là hợp lí.
Sơ đồ sáu bước đường đi của một protein tiết, từ ribosome trên lưới nội chất hạt tới khi ra khỏi tế bào qua màng sinh chất.1Ribosome trênlưới nội chất hạtDịch mã mRNA, đưachuỗi protein mớitổng hợp thẳng vàokhoang lưới nội chấthạt.2Lưới nội chất hạtGấp cuộn và kiểm trasơ bộ cấu trúcprotein vừa tổng hợp.3Túi vận chuyểnTách ra từ lưới nộichất hạt, mangprotein tới bộ máyGolgi.4Bộ máy GolgiHoàn thiện protein,ví dụ gắn thêmcarbohydrate, rồiđóng gói vào túitiết.5Túi tiếtDi chuyển tới rìa tếbào, mang theoprotein đã hoànchỉnh.6Màng sinh chấtTúi tiết hợp nhất vớimàng, giải phóngprotein ra ngoài tếbào.
Thứ tự này cố định: bỏ qua hoặc đảo bước nào cũng khiến protein không được xử lí và đóng gói đúng cách.
Ví dụ
Trình bày đường đi của một protein tiết
  1. 1

    Trình bày đường đi của một phân tử enzyme tiêu hoá được tiết ra khỏi một tế bào tuyến tuỵ, từ lúc bắt đầu tổng hợp tới khi ra khỏi tế bào.

  2. 2

    Vì enzyme này sẽ được tiết ra ngoài tế bào, nó phải được tổng hợp bởi ribosome bám trên lưới nội chất hạt, không phải ribosome tự do — đúng nguyên tắc vị trí ribosome quyết định số phận protein.

  3. 3

    Sau khi tổng hợp, chuỗi protein đi vào bên trong khoang lưới nội chất hạt để gấp cuộn, rồi tách ra thành một túi vận chuyển mang nó tới bộ máy Golgi.

  4. 4

    Tại Golgi, protein được hoàn thiện thêm rồi đóng gói vào một túi tiết chuyên biệt.

  5. 5

    Túi tiết di chuyển tới rìa tế bào, màng túi hợp nhất với màng sinh chất, giải phóng enzyme ra khỏi tế bào.

  6. 6

    Vậy đường đi đầy đủ là ribosome trên lưới nội chất hạt → lưới nội chất hạt → túi vận chuyển → bộ máy Golgi → túi tiết → màng sinh chất, đúng như sơ đồ đã trình bày ở trên.

Ví dụ
Dự đoán chức năng tế bào từ mức độ phát triển của bào quan (dạng đề kiểm tra)
  1. 1

    Quan sát dưới kính hiển vi điện tử, tế bào X có lưới nội chất hạt phát triển rất mạnh và bộ máy Golgi lớn, trong khi lưới nội chất trơn khá thưa thớt. Tế bào Y có lưới nội chất trơn phát triển mạnh nhưng lưới nội chất hạt thưa thớt. Dự đoán chức năng chính của mỗi loại tế bào.

  2. 2

    Lưới nội chất hạt và Golgi phát triển mạnh là dấu hiệu của một tế bào tổng hợp và tiết nhiều protein ra ngoài, ví dụ một tế bào tuyến tiết enzyme hoặc hormone protein.

  3. 3

    Lưới nội chất trơn phát triển mạnh gắn liền với chức năng tổng hợp lipid hoặc khử độc, ví dụ tế bào gan, nơi khử độc nhiều chất hoá học đi qua máu.

  4. 4

    Nếu đảo ngược suy luận, giả sử tế bào X đã được xác định là một tế bào tuyến tiết nhiều protein, em cũng dự đoán được lưới nội chất hạt và Golgi của nó phải phát triển mạnh — khớp với dữ kiện ban đầu, nên suy luận hai chiều này nhất quán với nhau.

  5. 5

    Vậy tế bào X nhiều khả năng là một tế bào tuyến tiết protein, còn tế bào Y nhiều khả năng đảm nhận chức năng tổng hợp lipid hoặc khử độc — cấu trúc bào quan bên trong phản ánh đúng chức năng chuyên biệt của từng loại tế bào.

Sai lầm thường gặp
Nhiều học sinh nhớ nhầm lưới nội chất hạt là nơi diễn ra toàn bộ quá trình tổng hợp protein. Thực ra ribosome mới là nơi dịch mã; lưới nội chất hạt chỉ là nơi các ribosome đó bám vào để đưa protein mới tổng hợp thẳng vào bên trong khoang lưới, phục vụ cho việc gấp cuộn và vận chuyển tiếp theo — hai bào quan đảm nhận hai công đoạn khác nhau của cùng một quá trình.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

Vị trí ribosome quyết định số phận protein; lưới nội chất hạt, Golgi và túi tiết phối hợp theo đúng một trình tự cố định để đưa protein ra ngoài tế bào; lysosome tiêu hoá bào quan hỏng và vật chất thừa.

Bài tiếp theo chuyển sang hai bào quan chuyên hoá năng lượng — ti thể và lục lạp — nơi cùng một nguyên tắc cấu trúc phục vụ chức năng lại xuất hiện theo một cách khác.