I. Lý thuyết trọng tâm

1. Đặc điểm chung của tế bào nhân thực

Tế bào nhân thực có kích thước lớn (gấp khoảng 10 lần tế bào nhân sơ) và cấu tạo phức tạp. Gọi là “nhân thực” vì đã có màng nhân bao bọc vật chất di truyền (khác tế bào nhân sơ chưa có màng nhân).

Đặc điểm nổi bật so với tế bào nhân sơ: có nhân chính thức với màng nhân, có hệ thống nội màng, có bộ khung xương tế bào, có nhiều bào quan có màng bao bọc (ti thể, lục lạp, lưới nội chất, bộ máy Golgi, lysosome,…).

Sinh vật nhân thực gồm: động vật, thực vật, nấm, tảo, động vật nguyên sinh. Vi khuẩn là sinh vật nhân sơ, không phải sinh vật nhân thực.

2. Cấu tạo tế bào nhân thực

2.1. Nhân – Trung tâm thông tin của tế bào

• Là cấu trúc lớn nhất có màng bao bọc trong tế bào. Phần lớn nhân có dạng hình cầu, đường kính ~5 µm.
• Mỗi tế bào nhân thực thường chỉ có một nhân. Một số tế bào nấm có thể có vài nhân. Ở người, tế bào hồng cầu trưởng thành không có nhân.
• Màng nhân: lớp kép phospholipid + protein, có nhiều lỗ màng nhân cho phép các chất (RNA, protein,…) ra vào nhân.
• Bên trong nhân: chứa chất nhiễm sắc (DNA + protein histone) và hạch nhân (nhân con) – nơi tổng hợp rRNA (cấu tạo ribosome).

Chức năng: Nhân là trung tâm điều khiển mọi hoạt động sống của tế bào. Cơ chế: DNA trong nhân → phiên mã thành RNA → đưa qua lỗ màng nhân ra tế bào chất → dịch mã thành protein → protein thực hiện các chức năng sống. Nói cách khác, nhân điều khiển tế bào bằng cách điều hòa sinh tổng hợp protein.

Thí nghiệm chuyển nhân ếch: Chuyển nhân tế bào sinh dưỡng loài ếch M vào trứng mất nhân của loài ếch N → cơ thể phát triển mang đặc điểm của loài M → chứng minh nhân quyết định đặc điểm di truyền.

2.2. Ribosome – “Nhà máy” tổng hợp protein

• Bào quan không có màng bao bọc, dạng hình cầu, đường kính ~150 Å.
• Thành phần: rRNA (80–90%) + protein.
• Cấu tạo: gồm 2 tiểu đơn vị (lớn và nhỏ).
• Chức năng: Nơi diễn ra quá trình tổng hợp protein (dịch mã).

Ribosome có ở cả tế bào nhân sơ và nhân thực: tế bào nhân sơ có ribosome 70S, tế bào nhân thực có thêm ribosome 80S (ribosome tự do trong tế bào chất và trên lưới nội chất hạt). Ti thể và lục lạp chứa ribosome 70S (giống vi khuẩn – bằng chứng thuyết nội cộng sinh).

Tế bào nào tổng hợp nhiều protein nhất? Tế bào bạch cầu (tổng hợp kháng thể – bản chất protein) và tế bào tuyến tụy (có thể lên tới vài triệu ribosome). Tế bào có tốc độ tổng hợp protein cao → số lượng ribosome lớn → lưới nội chất hạt phát triển.

2.3. Lưới nội chất – “Bến cảng” và “nhà máy” tổng hợp sinh học

Hệ thống gồm các ống và túi dẹp chứa dịch nối thông nhau thành mạng lưới. Có nguồn gốc từ màng sinh chất và màng nhân. Gồm 2 loại:

Tế bào nào có SER phát triển? Tế bào gan (khử độc rượu, hóa chất), tế bào tinh hoàn (tổng hợp hormone sinh dục testosterone). Người uống nhiều rượu → tế bào gan có SER phát triển mạnh hơn bình thường → nguy cơ tổn thương gan, ung thư gan tăng cao.

Tế bào nào có RER phát triển? Tế bào bạch cầu (tổng hợp nhiều loại protein kháng thể).

2.4. Bộ máy Golgi – Nơi phân loại, đóng gói và phân phối sản phẩm

• Gồm các túi dẹp nằm song song, tách rời nhau (không thông nhau).
• Chức năng: Tập trung chế biến, lắp ráp, đóng gói protein và lipid → phân phối đến nơi cần thiết qua túi tiết (túi vận chuyển). Ví dụ: protein từ RER → gửi đến Golgi bằng túi vận chuyển → Golgi gắn thêm chuỗi đường tạo glycoprotein → đóng gói → xuất bào hoặc chuyển nội bào.

Mối liên quan Ribosome – Lưới nội chất – Bộ máy Golgi: Ribosome trên RER tổng hợp protein → protein đưa vào lòng RER → chuyển qua túi vận chuyển đến Golgi → Golgi chế biến, đóng gói → phân phối đến lysosome, màng tế bào hoặc xuất bào.

Thí nghiệm lysine đánh dấu: 10 phút → enzyme xuất hiện ở lưới nội chất → 3 phút sau → bộ máy Golgi → 180 phút → định khu ở lysosome

2.5. Lysosome – “Nhà máy” tái chế rác thải

• Bào quan dạng túi, màng đơn, chứa nhiều enzyme thủy phân.
• Có nguồn gốc từ bộ máy Golgi. Chỉ có ở tế bào động vật.
• Chức năng: Phân giải protein, nucleic acid, carbohydrate, lipid, bào quan hư hỏng, tế bào cần thay thế → tái chế nội bào. Hỗ trợ tiêu hóa thức ăn theo con đường thực bào.
• Tế bào bạch cầu có nhiều lysosome nhất (vì bạch cầu thực bào nhiều vi khuẩn, cần nhiều enzyme phân giải).

Hội chứng Tay-Sachs: Do thiếu enzyme hexosaminidase A trong lysosome → chất béo ganglioside tích tụ trong não → mù lòa, liệt, tử vong.

2.6. Không bào – “Túi bảo dưỡng” đa năng

• Bào quan có một lớp màng bao bọc, nguồn gốc từ lưới nội chất và bộ máy Golgi.
• Phát triển nhất ở tế bào thực vật.

2.7. Peroxysome – Bào quan giải độc và chuyển hóa lipid

• Dạng hình cầu, màng đơn, thường nằm gần lưới nội chất. Không có nguồn gốc từ hệ thống nội màng (khác lysosome).
• Chứa enzyme catalase phân giải $H_2O_2$ (peroxide – chất gây tổn thương tế bào) → được xem là bào quan bảo vệ tế bào.
• Chứa enzyme uricase phân giải uric acid (liên quan bệnh Gout).
• Peroxysome ở tế bào gan, thận khử chất độc từ máu; ở tế bào não phân giải chất béo (thiếu enzyme → lipid tích tụ → tổn thương não, tử vong).
• Ở thực vật: glioxysome (peroxysome đặc biệt) phân tách acid béo → acetyl-CoA → đưa đến ti thể.

2.8. Ti thể – “Nhà máy điện” của tế bào

• Bào quan có màng kép: màng ngoài trơn nhẵn, màng trong gấp nếp tạo nhiều mào (cristae) → tăng diện tích bề mặt cho phản ứng.
• Khoang ngoài (giữa 2 màng): chứa ion $H^+$, quan trọng trong tổng hợp ATP.
• Khoang trong (chất nền): chứa nhiều enzyme hô hấp, DNA dạng vòng, ribosome 70S.
• Chức năng: Nơi diễn ra hô hấp tế bào – phân giải carbohydrate → giải phóng năng lượng (ATP) cho mọi hoạt động sống.
• Ti thể có ở cả tế bào động vật và thực vật.

Có ở cả ĐV lẫn TV: Ti thể có ở hầu hết tế bào nhân thực. Tuy nhiên, tế bào hồng cầu trưởng thành ở người không chứa ti thể (cũng không có nhân). Ở thực vật, tế bào mạch gỗ, mạch rây trưởng thành cũng không chứa ti thể.

Tế bào nào nhiều ti thể nhất? Tế bào cơ tim (hoạt động liên tục, cần rất nhiều năng lượng). Tế bào hoạt động càng mạnh → càng nhiều ti thể. Một tế bào có thể có tới hàng nghìn ti thể.

Ti thể B (tế bào cơ tim) có diện tích bề mặt màng trong lớn nhất (nhiều mào nhất) vì cơ tim cần sản xuất ATP liên tục.

Thuyết nội cộng sinh: Ti thể có DNA dạng vòng và ribosome 70S giống vi khuẩn → cho thấy ti thể có nguồn gốc từ vi khuẩn dị dưỡng cộng sinh. Do có DNA riêng nên ti thể tự nhân đôi và tổng hợp protein cho riêng mình. DNA ti thể còn được dùng trong định danh và phân tích tiến hóa các loài động vật.

So sánh ti thể ở các tế bào: Tế bào lông hút rễ cây > tế bào biểu bì lá (lông hút hấp thụ nước và khoáng chủ động, cần nhiều năng lượng hơn). Tế bào cơ tim > tế bào gan > tế bào thận > tế bào dạ dày.

2.9. Lục lạp – Bào quan hấp thụ năng lượng ánh sáng

• Bào quan có màng kép, hình bầu dục. Chỉ có ở tế bào thực vật và tảo (không có ở động vật, vi khuẩn, nấm). Tế bào lá có nhiều lục lạp nhất.
• Màng ngoài trơn, màng trong không gấp khúc (khác ti thể).
• Bên trong có hệ thống thylakoid (túi dẹp): trên màng thylakoid chứa sắc tố quang hợp (diệp lục) và enzyme quang hợp.
• Các thylakoid xếp chồng → granum (số nhiều: grana). Bao quanh granum là chất nền (stroma) chứa enzyme cố định $CO_2$, DNA dạng vòng, ribosome 70S.
• Chức năng: Thực hiện quang hợp – hấp thụ và chuyển hóa năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học (tạo carbohydrate).

Thuyết nội cộng sinh: Lục lạp cũng có DNA dạng vòng và ribosome 70S → nguồn gốc từ vi khuẩn tự dưỡng cộng sinh → có khả năng tự nhân đôi và tổng hợp protein riêng.

Mối quan hệ lục lạp – ti thể: Lục lạp quang hợp tạo $C_6H_{12}O_6 + O_2$ → ti thể hô hấp sử dụng $C_6H_{12}O_6 + O_2$ → tạo ATP + $CO_2 + H_2O$ → $CO_2$ và $H_2O$ quay lại lục lạp cho quang hợp.

Vi khuẩn lam (cyanobacteria) là tế bào nhân sơ nhưng có khả năng quang hợp (không có lục lạp, nhưng có hệ thống màng thylakoid).

2.10. Tế bào chất, bộ khung xương tế bào và trung thể

a) Tế bào chất: Nơi diễn ra các hoạt động sống, gồm bào tương (keo, nước + phân tử sinh học) và các bào quan.

b) Bộ khung xương tế bào: Hệ thống mạng gồm vi sợi, sợi trung gian, vi ống kết nối với nhau.

Vai trò: nâng đỡ, duy trì hình dạng tế bào, neo giữ bào quan, hỗ trợ di chuyển, hình thành trung thể cho phân bào. Đặc biệt quan trọng với tế bào động vật vì tế bào động vật không có thành tế bào → phụ thuộc khung xương tế bào để giữ hình dạng.

Tổn thương khung xương tế bào → bệnh nguy hiểm: tế bào xương/cơ tim thoái hóa; tế bào hồng cầu mất hình dạng → giảm vận chuyển $O_2$. Bệnh vô sinh nam có thể liên quan đến hư hỏng vi sợi/vi ống (ảnh hưởng roi tinh trùng).

c) Trung thể:

• Chỉ có ở tế bào động vật (thực vật và nấm không có, nhưng vẫn tạo được thoi phân bào bằng cách khác).
• Không có màng bao bọc, gồm 2 trung tử nằm vuông góc. Mỗi trung tử gồm nhiều bộ ba vi ống xếp thành vòng.
• Chức năng: Hình thành thoi phân bào giúp NST di chuyển khi tế bào phân chia.

Tế bào thần kinh và tế bào cơ trưởng thành ở người thường không phân chia vì chúng thường không chứa trung thể.

2.11. Màng tế bào (màng sinh chất)

a) Cấu trúc – Mô hình khảm động (khảm lỏng):

Do Singer và Nicolson đề xuất năm 1972. Thành phần chính: lớp kép phospholipid + các loại protein.

Lớp kép phospholipid:

• Các phân tử phospholipid giữ với nhau nhờ tương tác kị nước → không cố định tại một vị trí mà luôn di chuyển (tính “động”) → cấu trúc lỏng lẻo, protein màng dễ dàng di chuyển, tế bào dễ biến đổi hình dạng.
• Phospholipid chiếm tỉ lệ nhiều nhất trong màng sinh chất.
• Tế bào điều chỉnh độ linh hoạt màng bằng: chèn cholesterol (tế bào động vật) hoặc sterol (tế bào thực vật); thay đổi thành phần acid béo trong phospholipid.
• Gọi “khảm” vì có các protein bám hoặc xuyên qua lớp kép phospholipid.

Protein màng: gồm 2 loại:

• Protein xuyên màng: xuyên qua lớp kép phospholipid.
• Protein bám màng (ngoại vi): chỉ bám phía ngoài của một lớp phospholipid.
• Protein màng thường liên kết với đường ngắn → glycoprotein, hoặc liên kết lipid → lipoprotein.
• Chức năng protein màng: vận chuyển, xúc tác (enzyme), thụ thể tiếp nhận tín hiệu, nhận diện tế bào, neo giữ, gắn kết tế bào.

b) Chức năng màng tế bào:

• Ngăn cách tế bào chất với môi trường bên ngoài, bảo vệ nội bào.
• Kiểm soát chất ra vào tế bào – tính thấm chọn lọc.
• Tiếp nhận thông tin từ môi trường, truyền tín hiệu vào trong tế bào.
• Quy định hình dạng tế bào phù hợp chức năng.

Cá sống ở châu Nam Cực so với cá vùng nhiệt đới: màng sinh chất chứa nhiều acid béo không bão hòa hơn → giúp màng vẫn linh hoạt, không bị đông cứng ở nhiệt độ thấp. Nhiều sinh vật thay đổi thành phần lipid màng để thích nghi khi nhiệt độ thay đổi.

2.12. Thành tế bào

• Có ở tế bào thực vật và nấm, không có ở tế bào động vật.
• Thành tế bào thực vật: cellulose (+ lignin gia cố).
• Thành tế bào nấm: chitin.
• Chức năng: Bảo vệ và định hình tế bào, chống lại sức trương nước.

2.13. Lông và roi ở tế bào nhân thực

• Cả lông và roi đều là cấu trúc dạng sợi nhô ra khỏi màng, cấu tạo từ vi ống (khác tế bào nhân sơ: protein). Nguồn gốc từ khung xương tế bào.
• Roi dài hơn, số lượng ít (1–vài chiếc); lông ngắn hơn, số lượng nhiều.
• Roi: tinh trùng bơi thụ tinh cho trứng.
• Lông rung: đẩy dịch nhầy ra khỏi đường hô hấp (niêm mạc khí quản); di chuyển trứng đã thụ tinh trong ống dẫn trứng.
• Lông còn có vai trò nhận và truyền tín hiệu (lông trong tai → thính giác; tổn thương → suy giảm thính giác, điếc).

2.14. Chất nền ngoại bào và mối nối giữa các tế bào

a) Chất nền ngoại bào: Do tế bào động vật tiết ra, phát triển ở tế bào động vật. Thành phần: proteoglycan (protein + carbohydrate) + sợi collagen → mạng lưới bao ngoài tế bào. Nối với khung xương nội bào qua protein màng integrin và fibronectin → điều khiển hoạt động gene, phối hợp hoạt động giữa các tế bào trong cùng mô.

b) Mối nối giữa các tế bào:

• Mối nối kín: Tế bào ghép sát, protein đặc biệt ngăn chất lọt qua khe hở → chất buộc phải qua màng sinh chất → chọn lọc được chất cần thiết. Ví dụ: niêm mạc ruột.
• Mối nối hở (truyền tin): Tế bào ghép nhau bằng cấu trúc tạo kênh → cho phép truyền chất nhất định giữa các tế bào. Ở thực vật: cầu sinh chất cho phép tế bào liên thông, chuyển đổi các chất.

3. Bảng so sánh quan trọng

So sánh tế bào động vật và thực vật:

Phân loại bào quan theo số lớp màng:

Hệ thống nội màng: Lưới nội chất, màng nhân, lysosome, bộ máy Golgi, không bào, màng tế bào – các bộ phận này có thể kết nối trực tiếp hoặc chuyển đổi đoạn màng cho nhau. Peroxysome không thuộc hệ thống nội màng.

Cô Nguyễn Ngọc Châu

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Sinh Học THPT

Trình độ: Cử nhân Sư phạm Sinh học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ AT sinh học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 9+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Trần Phú