Cấu tạo của tế bào thực vật

Cấu tạo của tế bào thực vật Tế bào thực vật có cấu tạo rất phức tạp, thường gồm 2 thành phần cơ bản sau đây: - Chất nguyên sinh: là chất sống của tế bào, có cấu tạo rất phức tạp, thường gồm các thành phần cơ bản sau đây: tế bào chất, nhân, ty thể, lạp thể, thể golgi, mạng lưới nội sinh chất... - Thành phần không sống: được hình thành do hoạt động của chất nguyên sinh tạo nên, bao gồm: vách tế bào, không bào và dịch tế bào, các thể ẩn nhập, chất dự trữ... 2.2.1. Tế bào chất (chất tế bào) Tế bào chất là chất sống cơ bản, là thành phần cơ bản và bắt buộc của tế bào, tại đây xảy ra các quá trình tiêu biểu cho hoạt động sống của tế bào. Ở những tế bào còn non, chất tế '62ào chiếm một phần lớn hay hầu hết khoang tế bào. Trong quá trình sinh trưởng và phát triển của tế bào, dần dần xuất hiện không bào chứa một chất lỏng gọi là dịch tế bào, tế bào càng già không bào càng lớn, do đó chất tế bào về sau chỉ còn lại một lớp mỏng nằm sát màng. 7 a. Tính chất lý học Tế bào chất là một chất lỏng không màu và hơi trong suốt, nhớt, có tính đàn hồi, không hoà tan trong nước, nặng hơn nước (có tỷ trọng d = 1,04-1,06), có tính chiết quang hơn nước, khi bị đun nóng tới 50oC - 60oC thì tế bào chất sẽ mất khả năng sống. Tuy vậy, tế bào chất của một số hạt, quả khô và của một số bào tử có thể chịu được nhiệt độ cao hơn (từ 80oC - 100 oC). Tế bào chất là một dạng chất keo nhớt, cấu tạo bởi những phân tử hợp lại thành các hạt rất nhỏ gọi là mixen keo. Các mixen keo mang điện tích cùng dấu sẽ đẩy nhau và gây chuyển động hỗn loạn gọi là chuyển động Brown. Ngoài ra, các mixen này không tan trong nước thành dung dịch thật mà chỉ phân tán trong đó thành các dung dịch giả. Độ nhớt của tế bào chất có thể thay đổi, nghĩa là hệ thống keo của nó vừa có thể ở trạng thái lỏng (sol) vừa có thể ở trạng thái đặc (gel). Trạng thái sol đặc trưng cho độ nhớt của chất tế bào, còn trạng thái gel gần với thể rắn hơn, do đó nó đảm bảo hình dạng ổn định của chất tế bào . b. Thành phần hoá học Tế bào chất có nhiều thành phần hoá học khác nhau, nhưng quan trọng nhất là protein, không có tế bào chất nào lại vắng mặt protein - đó là chất cơ bản của của quá trình sống. Ngoài protein, trong tế bào chất còn có nhiều thành phần hoá học khác nữa: glucid, lipid, nước... Khi nghiên cứu trên nhiều đối tượng khác nhau, người ta đã thu được những số liệu sau đây về thành phần hoá học của tế bào chất: nước 75 - 80%, protein:10 - 20%, lipid: 2 - 5%, glucid: 1 - 2%, muối khoáng: 1% (theo N.X. Kixeleva). Như vậy, trong tế bào chất nước chiếm 1 tỷ lệ rất lớn (trên dưới 80% chỉ trừ vài trường hợp như các hạt khô hàm lượng nước có thể hạ xuống 12 - 14%, đứng sau nước hàm lượng protein cũng chiếm 1 tỷ lệ khá lớn trong tế bào chất). + Protein: trong thành phần hoá học của tế bào chất có 2 loại protein: Protein đơn giản (holoprotein hay protein) và protein phức tạp (heteroprotein) - đó là những hợp chất protein kết hợp với các hợp chất khác như: glucid, lipid, axit nucleic, axit phosphoric... + Lipid: là những este của glyxerin và axit béo, nó chiếm hơn 20% khối lượng khô của tế bào chất, lipid không phải là chất sống mà là sản phẩm của sự trao đổi chất, chủ yếu ở trong các chất dự trữ: các giọt dầu, mỡ ... thường có trong một số hạt và quả... Trong tế bào chất, lipid có thể kết hợp với protein thành hợp chất lipoprotein - chất này có mặt trong ty thể, dùng cung cấp năng lượng. Một số hợp chất lipid cũng gặp trong vách của tế bào và màng nhân. + Glucid: chiếm khoảng 4 - 6% trọng lượng khô của tế bào chất, gồm các loại đường đơn giản (monosaccharide): glucose, ribose, desoxyribose... và những loại 8 đường phức tạp (polysaccharide): Saccharose, tinh bột và cellulose... Các glucidđặc biệt là monosaccharide có vai trò rất quan trọng trong sự trao đổi chất của tế bào, trừ ribose và desoxyribose tham gia vào các chất sống vá có ý nghĩa sinh học rất quan trọng, các glucid khác tuy không phải là các chất sống thật sự nhưng lại là một trong những nguồn năng lượng của tế bào. + Muối khoáng vô cơ: trong tế bào chất, các thành phần muối vô cơ chiếm 2 - 6 % trọng lượng khô, chúng thường ở dưới dạng các hợp chất muối hoặc có trong các hợp chất với protein, glucid, lipid... Trong tế bào chất, các loại muối thường ở trạng thái phân ly thành các ion mang điện tích dương như K +, Mg++, Ca++ , Fe++... và các ion mang điện tích âm như Cl-, N03 -, PO4 3- . Ngoài ra còn có một số nguyên tố vi lượng khác như Cu, Mn, Br... + Nước: trong tế bào chất, nước chiếm trên dưới 80% khối lượng của tế bào chất, nước cần thiết cho 2 quá trình thuỷ phân và oxy hoá thường xuyên xảy ra bên trong tế bào. Trong tế bào chất có 2 dạng nước: - Nước liên kết: bao quanh các phân tử keo, là điều kiện để duy trì độ bền của keo trong chất tế bào, dạng nước này không đóng vai trò dung môi đối với các chất hoà tan được trong nước. Sự mất loại nước này làm cho tế bào và mô bị xẹp đi, do đó loại nước này rất cần thiết cho sự sống của tế bào, mô. - Nước tự do: là môi trường để thực hiện mọi quá trình sinh hoá diễn ra trong tế bào. Nó có thể hoà tan muối và các chất khác, dạng nước này chiếm phần lớn khối lượng nước của tế bào. c. Cấu trúc siêu hiển vi của tế bào chất Khi quan sát tế bào dưới kính hiển vi quang học, ta thấy tế bào chất là một khối đồng nhất về quang học. Tuy nhiên, khi quan sát tế bào dưới kính hiển vi điện tử đã cho ta thấy được cấu trúc siêu hiển vi của tế bào chất. Tế bào chất của tế bào thực vật có 3 lớp màng: - Màng nguyên sinh: có đặc tính cơ bản của chất nguyên sinh bởi tính thấm phân biệt và khả năng dịch chuyển tích cực các chất, thậm chí còn chống lại cả gradiel nồng độ (Clander,1959). Những màng mỏng này khó có thể nhận biết được bằng kính hiển vi quang học, nhưng ở kính kiển vi điện tử người ta có thể khẳng định được đặc tính hình thái của chúng (Mercer,1960). Chúng có thể xuất hiện những đường đơn hoặc kép tuỳ thuộc vào tiêu bản và mức độ phân tích, màng trong đôi khi nhỏ hơn màng ngoài (Falk và Sitte,1963). - Màng không bào: là những phần chất nguyên sinh bao quanh các không bào. Cả hai lớp màng nguyên sinh và màng không bào đều có cùng một cấu tạo phân tử lipoprotein. - Phần cơ bản giữa hai lớp màng có cấu tạo phức tạp. Theo K.Pocte và cộng sự (1943) đã xác định: chúng được cấu tạo từ một hệ thống các xoang, các túi nhỏ 9 và các rãnh có cấu tạo như màng nguyên sinh và màng không bào. Hệ thống đó được gọi là mạng lưới nội chất. Thành mạng lưới nội chất có thể nhẵn hay mang các hạt riboxom, chúng không bền vững, số lượng và sự phân bố có sự thay đổi trong quá trình sống của tế bào. Mạng lưới nội chất cung cấp cho tế bào một bề dày màng mỏng bên trong rộng lớn, các enzyme thường phân bố thứ tự dọc theo các màng đó và cũng cung cấp cho tế bào một hệ thống các ngăn như tách riêng các sản phẩm trao đổi chất và có thể được vận chuyển từ phần này đến phần khác của tế bào. Màng nguyên sinh và màng không bào đều rất mỏng, có độ dày thường từ 7 - 12nm, có cấu tạo bởi 3 lớp phân tử: ở giữa là lớp phân tử lipid phân cực, còn phía ngoài là 2 lớp phân tử protein. Cả 2 lớp màng này đều giàu lipid và đều có tính bán thấm chọn lọc: có khả năng để cho nước và các chất hoà tan cần thiết thấm qua, có tính đàn hồi và có khả năng tái sinh, chúng hợp hành màng cơ sở của tế bào. Trong phần chất cơ bản, còn một chất nền trong suốt không màu được gọi là chất nền, là phần nằm ngoài các màng mỏng của mạng lưới nội chất. d. Tính chất sinh lý của tế bào chất + Tính thấm chọn lọc Là khả năng hút được chất này hay chất khác từ môi trường xung quanh vào tế bào và ngược lại nhả một số chất vào môi trường khi nồng độ dung dịch bên trong tế bào và ngoài môi trường chênh lệch nhau. Tế bào chất có thể được xem như một màng bán thấm có tính chọn lọc, nghĩa là có khả năng cho dung môi thấm qua, còn các chất hoà tan trong không bào không thể lọt qua được hoặc nếu có thì thấm qua với tốc độ chậm hơn nước rất nhiều. Tính chất này của tế bào chất được thể hiện khá rõ trong hiện tượng co nguyên sinh và phản co nguyên sinh của tế bào chất. + Sự chuyển động của chất tế bào Sự chuyển động của tế bào chất là đặc tính của các tế bào sống, trong quá trình chuyển động, tế bào chất đã lôi kéo những nội bào quan, đôi khi cả tế bào chuyển động theo. Sự chuyển động của tế bào chất có thể quan sát dễ dàng dưới kình hiển vi quang học, có thể phân biệt 3 dạng chuyển động sau đây của chất tế bào: - Chuyển động amip: tế bào chất có thể chuyển động theo nhiều hướng khác nhau bằng những xúc tu giả, sự chuyển động này kéo theo sự chuyển động của cả tế bào, thường gặp u7903 . các tế bào nấm nhầy (myxomycetes). - Chuyển động vòng: chuyển động của tế bào chất theo một hướng xung quanh không bào trung tâm, chuyển động như vậy ở các tế bào lân cận thường xảy ra theo hướng ngược chiều nhau, kiểu chuyển động này thường gặp trong các tế bào của lá những cây ở nước như rong Mái chèo (Vallisneria spiralis) và rong Đuôi chồn (Hydrilla verticillata). 10 - Chuyển động khuếch tán: tế bào chất chuyển động theo những dải xuyên qua không bào trung tâm theo các hướng khác nhau có khi ngược chiều nhau, kiểu chuyển động này có thể thấy ở lông các loài Thài lài (Tradescantia) và Bí ngô (Cucurbita pepo). Ngoài ra, còn có hình thức chuyển động trung gian giữa kiểu chuyển động vòng và chuyển động khuếch tán, thường thấy ở tế bào chất của lông rễ các cây ở nước (hydrocharia). Kiểu chuyển động dao động của chất tế bào là kiểu đơn giản hơn cả, đặc trưng cho các loài tảo như closterium, Spirogyra... Về cơ chế và chức năng chuyển động của chất tế bào đến nay vẫn còn chưa được nghiên cứu kỹ, rất có thể sự chuyển động này giúp cho sự vận chuyển các chất cần thiết trong chất nguyên sinh. e. Sợi liên bào và sự liên lạc giữa các tế bào Trong những cơ thể thực vật đa bào, tế bào chất của những tế bào ở gần nhau được liên hệ chặt chẽ với nhau nhờ những sợi mảnh chất tế bào xuyên qua vách tế bào - gọi là sợi liên bào. Chức năng chủ yếu của sợi liên bào là mang những sản phẩm trao đổi chất và dẫn truyền kích thích do ảnh hưởng của các nhân tố bên ngoài, từ chỗ nhận kích thích truyền vào sâu ở bên trong của các cơ quan. Như vậy, giữa các tế bào có sự giao lưu rõ ràng và mối liên hệ thường xuyên.