Tiểu luận Bộ xương tế bào: vi sợi và vi ống

Trường ĐH Nông Lâm TP.HCM Lớp DH06SH Tiểu Luận Môn Di Truyền Đại Cương Những người thực hiên: Nguyễn Xuân Trung Lê Đức Thuận Lê Hoàng Lâm CHỦ ĐỀ: BỘ XƯƠNG TẾ BÀO : VI SỢI VÀ VI ỐNG Trong tế bào chất, ngoài các bào quan, các chất ẩn nhập còn tồn tại hệ thống vi sợi ( Microfilament ) và vi ống ( Microtubule ) tạo nên bộ khung xương của tế bào. Hệ thống vi sợi và vi ống không chỉ có vai trò nâng đỡ mà còn có vai trò vận động. Chúng có thể nằm riêng lẻ hoặc tập hợp thành bó đơn giản hoặc tập hợp thành các cấu trúc phức tạp có chức năng đặc biệt như tơ cơ ( Myofibrille ) trong hợp bào cơ vân, trung tử ( Centriole ) trong trung thể, thoi phân bào, lông hoặc roi v.v…đều là các cấu trúc đảm nhận chức năng vận động. I. CÁC VI SỢI ( Microfilament ) Thường có 3 loại vi sợi : vi sợi Actin, vi sợi Myozin và vi sợi trung gian. Vi sợi Actin : Là vi sợi được cấu tạo từ protein Actin. Actin là loại protein rất phổ biến trong tế bào Eucaryota và có hàm lượng rất lớn ( chiếm 5% protein tổng số của tế bào ). Các vi sợi actin thường phân bố khắp khối tế bào chất, nhưng ở đa số tế bào động vật chúng xếp thành từng bó song song hoặc mạng lưới nằm trong lớp ngoại sinh chất ( Ectoplasma ) sát ngay dưới màng sinh chất. nhiều khi các bó, mạng vi sợi Actin liên kết với màng sinh chất trực tiếp hoặc thông qua các protein liên kết ( như Spectrin, α - Actin, Clathrin ), có vai trò nâng đỡ và cố định màng. Các vi sợi trong bó hoặc trong mạng liên kết với nhau nhờ các protein dính kết như Fimbrin, Fodrin dính kết các vi sợi thành mạng lưới. Có 2 dạng Actin : dạng Actin cầu ( Actin G ) và dạng Actin sợi ( Actin F ). Phân tử protein Actin G có trọng lượng phân tử 42.000 D, đặc trưng ở chố có chứa loại axit amin hiếm là 3 – Methyl – Histidin. Actin sợi F được tạo thành do sự trùng hợp các Actin G khi có ion Mg++ và ATP. Sợi Actin F là sợi xoắn kép có đường kính 7 nm và bước xoắn dài 72 nm. Sự trùng hợp các Actin F là quá trình thuận nghịch và điều chỉnh bởi màng sinh chất để cho các vi sợi Actin F được hình thành ở những nơi và thời gian mà tế bào cần thiết. Sự trùng hợp các vi sợi Actin có liên quan đến sự vận động của tế bào. Các vi sợi Actin có vai trò quan trọng đối với tế bào, nhất là tế bào động vật. Các vi sợi Actin đóng vai trò nâng đỡ, cố định màng sinh chất và được xem như khung xương tế bào. Các vi sợi Actin xếp thành bó trong tế bào chất của vi mao ( Microvilli ) đóng vai trò cơ học giữ ổn định cho vi mao. Vai trò vận động là vai trò chính của các vi sợi. Các dạng vận động của tế bào như dòng tế bào chất, vận động chân giả, vận động các bào quan từ phần này đến phần khác của tế bào chất đều có liên quan đến hoạt động của các vi sợi Actin kết hợp với các vi sợi Myozin. Đối với tế bào cơ thì các vi sợi Actin và vi sợi Myozin được tổ chức thành cấu trúc có trật tự là các tơ cơ ( Myofibrille ) sẽ được xem xét ở phần sau. Hoạt động vận động của các vi sợi Actin và Myozin đều cần đến năng lượng từ ATP và liên quan đến nồng độ các ion Mg++ và Ca++. Các vi sợi Actin còn đóng vai trò tăng cường mối liên kết giữa các tế bào cạnh nhau – tham gia tạo các liên kết và cầu nối tế bào. Nhờ sự trùng hợp và giải trùng hợp các vi sợi Actin mà tế bào chất có sự chuyển đổi từ trạng thái Gel sang trạng thái Sol và ngược lại. Vi sợi Myozin : Là các vi sợi được cấu tạo từ protein Myozin. Các vi sợi Myozin không chỉ có trong tế bào cơ mà còn có trong rất nhiều loại tế bào khác. Các vi sợi Myozin liên kết với các vi sợi Actin đảm bảo cho hoạt tính vận động của tế bào. Trong tế bào cơ các vi sợi Myozin tạo nên các sợi dày của tơ cơ. Myozin là loại protein phức tạp có trọng lượng phân tử 450.000 D, là một phân tử dài bất đối xứng có đường kính 2 nm và chiều dài 150 nm. Phân tử Myozin có 6 mạch polypeptid : 2 mạch nặng và 2 đôi mạch nhẹ. Vi sợi Myozin có cấu tạo gồm thân sợi chứa 2 đôi mạch nhẹ có dạng xoắn ( phần đuôi ) và đầu cuối gồm 2 đầu được cấu tạo từ 2 mạch nặng dạng cầu. Các vi sợi Myozin phân bố trong tế bào chất thường ngắn, còn trong sợi cơ thường có chiều dài đạt tới 1,5 μm. Vi sợi trung gian : Là loại vi sợi phổ biến trong tế bào Eucaryota, là các vi sợi có độ dày từ 8 – 10 nm, tức là dày hơn các vi sợi Actin và bé hon các vi ống. Chúng được cấu tạo từ nhiều loại protein khác nhau như Vimentin, Desmin, GFA ( Glial Fibrillary Acidic protein – protein axit sợi keo ), Cytokeratin.v.v…tùy theo bản chất protein cấu tạo nên chúng người ta phân các vi sợi trung gian thành 4 kiểu. Kiểu I. Bao gồm các vi sợi Vimentin : Keratin axit, Keratin trung tính và Keratin kiềm có trong các tế bào biểu bì da, trong tóc và móng. Kiểu II. Bao gồm các vi sợi Vimentin ( có trong các tế bào trung mô ), các vi sợi Desmin ( có trong các tế bào cơ trơn và cơ vân ), các vi sợi GFA ( có trong các tế bào thần kinh giao ). Kiểu III. Bao gồm các tơ thần kinh ( Neurofilament ) tạo nên bộ xương của Nơron. Kiểu IV. Bao gồm các vi sợi Lamin tạo nên tấm lamina của màng nhân. Trong tế bào các vi sợi trung gian định khu rất đặc trưng, chúng phân bố thành hình giỏ quanh nhân hoặc xếp kéo dài tận màng sinh chất, có khi xâm nhập cả vào màng sinh chất như trường hợp tại các Desmoxom. Các vi sợi trung gian đều có cấu tạo phức tạp gồm nhiều nguyên sợi ( Protofilament ) (thường có đến 9 nguyên sợi ) xếp xoắn với nhau. Về chức năng các vi sợi trung gian có vai trò cơ học giữ cho tế bào có độ vững chắc nhất định, vì vậy chúng rất phát triển ở tế bào động vật nhất là ở các tế bào đảm nhiệm vai trò cơ học. II.Tơ cơ 1.Định nghĩa Các sợi cơ vân là các hợp bào mà trong cơ chất của chúng có nhiều vi sợi xếp song song tạo nên cấu trúc gọi là tơ cơ 2.Cấu trúc Tơ cơ có đường kính từ 1-2µm làm chức năng cơ sở ,là cấu trúc hình trụ xếp chạy dọc suốt sợi cơ. Bình quân trên 1cm2 cơ vân có khoảng 100 triệu tơ cơ Tơ cơ có cấu trúc vân ngang xếp xen kẽ nhau trên chiều dọc tơ cơ, vì vậy tơ cơ còn được gọi là cơ vân Có 2 loại vân: a, vân tối Vân tối- đĩa A(anisotrope) có chiều dài 1.5µm. Đĩa A được chia đôi thành 2 nửa bởi dãi ngang H(Hensen). Ở chính giữa dải H có vạch M b,vân sáng Vân sáng – đĩa I (Isotrope) có chiều dài 0.8µm và được chia đôi bởi dải ngang Z . Khi xử lí tơ cơ bằng men tiêu hóa thích hợp thì chúng cắt từng đoạn nhỏ đúng ngay vạch Z, những đoạn nhỏ gọi là Sarcomere 3.Cấu tạo Tơ cơ được cấu tạo từ 2 loại vi sợi tách biệt nhau về kích thước và thành phần sinh hóa. Các vi sợi dày (vi sợi A) là vi sợi Myosin có đường kính 10nm và chiều dài 1.5µm . Các vi sợi mảnh( vi sợi I) là vi sợi actin có đường kính bé hơn từ 5-7nm và dài 1µm. Các vi sợi I được nối ngang với nhau nhờ giải Z. Các vi sợi A và I trong tơ cơ xếp song song với nhau và theo một trật tự nhất định tạo nên cấu trúc vân ngang( đĩa A và đĩa I) của tơ cơ. 4. Sự khác biệt giữa vi sợi A và vi sợi I a,cấu tạo Vi sợi A chạy dọc suốt đĩa A, còn vi sợi I chạy suốt đĩa I và một phần đĩa A xen kẽ vào các vi sợi A. Ở miền xen kẽ này các vi sợi A xếp xen kẻ các vi sợi I bằng cách một vi sợi A được bao quanh bởi 6 vi sợi I và một vi sợi I được bao quanh bởi 3 vi sợi A.Vì vậy số lượng vi sợi I gấp đôi số lượng vi sợi A b,Thành phần hóa học Vi sợi A Vi sợi A được cấu tạo từ Myozin, chúng có một đuôi xoắn và 2 đầu hình cầu chẻ ra 2 bên. Các đuôi dài của Myozin cấu tạo nên các vi sợi dày (sợi A), còn phần đầu tạo nên các mấu bên của vi sợi A. Các mấu bên của vi sợi A do phần đầu phân tử Myozin tạo nên có chiều dài 4nm và xếp cách nhau 6-7 nm. Các mấu bên có chức năng liên kết myozin với actin tạo thành phức hợp actomyozin khi co cơ, đồng thời chúng có hoạt tính ATPase  Vi sợi I Vi sợi I là các vi sợi actin được cấu tạo từ protein actin, trypomyozin và troponin Phân tử actin chứa trung tâm có khả năng liên kết đặc hiệu với phần đầu của myozin Trên một vi sợi actin chứa tới 48 đôi phân tử troponin.Troponin có ái lực mạnh với Ca++ 5.Sự co cơ a, Định nghĩa Sự co và dãn của cơ chính là sự hoạt động của vi sợi A và I trong tơ cơ. b, Cơ chế Khi co cơ các vi sợi actin trượt lên các vi sợi myozin liên kết với actin qua trung tâm kết hợp để tạo nên phức hợp actomyozin. Sự kết hợp này cần có năng lượng(ATP). ATP đính vào mấu bên của myozin có hoạt tính ATPase. Khi trong cơ chất có nhiều ion Ca++ thì ion Ca++ sẽ bám vào troponin làm dịch chuyển Tropomyozin, do đó actin để lộ rõ các trung tâm liên kết với Myozin. Khi ATP bị phân giải thành ADP và P phần đầu của myozin bị biến đổi thù hình và liên kết với trung tâm kết hợp của actin. Khi duỗi cơ là khi ion Ca++ tách bỏ troponin, tropomyozin dịch chuyển che phủ các trung tâm kết hợp của actin. III. Vi ống (microtubule) 1. C ấu t ạo: Vi ống là những cấu trúc hình trụ dài có đường kính trung bình 25 nm, có thành bên và rổng ở giữa(cấu tạo ống). Vi ống và vi sơi cấu tạo nên khung xương tế bào, đồng thời chúng tham gia vào sự vận động, sự biệt hoá tế bào, vận chuyển chất nội bào. Các vi ống có thể ở dạng tự do trong tế bào chất tạo nên sao và thoi phân bào, tạo nên các vi ống thần kinh của axon. Các vi ống có thể tập hợp thành cấu trúc ổn định như trung tử, hạt nền, lông và roi. Vi ống có đường kính trung bình 25 nm, thành ống dày 5nm và lòng ống trung tâm rộng 15 nm.Vi ống có chiều dài thay đổi có khi dài đến vài µm và không phân nhánh . thành ống cấu tạo bởi 13 nguyên sợi có đường kính 5nm. số nguyên sợi có thể thay đổi từ 9 đến 14 tuỳ loại. Nguyên sợi được cấu tạo từ protein tubulin A và B.các nguyên sợi của vi ống là phân tử trùng hợp bởi các nhị hợp (dimere)với trọng lượng phân tử từ 110.000 – 120.000D . Chất colchicin có tác dụng ức chế sự trung hợp các nhị hợp thành vi ống, do đó chúng ức chế sự tạo thành thoi phân bào ở trung kì. Các nhị hợp có trung tâm liên kết với GTP, Vi ống trung tâm liên kết với chất ức chế alcaloit(colchicin, vinblastin…). Sự trùng hợp các nhị hợp tạo thành nguyên sợi và từ đó tạo thành vi ống đòi hỏi phải có ion Mg2+ và GTP. Sự trùng hợp là thu ận nghịch. 2. chức năng vi ống: Trong tế bào vi ống có vai trò sau: Làm chuyển động các nhiểm sắc thể về hai cực, nhờ các vi ống của thoi phân bào kết hợp với sao phân bào. Ở giai đoạn tiền kì của phân bào các vi ống được hình thành (nhờ hoạt động của trung tử) tạo nên các sợi của thoi. Các loại sợi cực là sợi nối liền hai cực, có loại sợi tâm động là loại sợi nối liền cực với tâm động của nhiểm sắc thể(sợi mang nhiểm sắc thể) và loại sợi của sao là loại sợi xếp phóng xạ quanh trung tử ở hai cực. Sự di chuyển của nhiểm sắc thể là do sự rút ngắn sợi tâm động nhờ sự thuỷ giải trùng hợp của vi ống. Vận tải nội bào. Các bào quan như ty thể, các nội bào…được vận chuyển từ phần này đến phần kia của tế bào nhờ hoạt động của vi ống. Ví dụ sợi axon của notron có rất nhiều vi ống, chúng có vai trò vận chuyển notron đến vùng xinap hoặc ngược lại. Trong các tế bào sắc tố các hạt sắc tố(melanosome) có thể di chuyển phân tán ra ngoại vi tế bào (khi da co màu sẩm tối) hoặc tập trung vào trung tâm của tế bào(khi da có màu sáng) nhờ vi ống. Duy trì hình dạng của tế bào. nhiều tế bào biệt hoá có hình dạng nhất định mà hịnh dạng đó được duy trì nhờ sự sắp xếp của hệ vi ống. Ví dụ các sợi bào(fibrobalast) trong nuôi cấy thưòng có dạng kéo dài, có phần lồi hình sóng và trong tế bào có rất nhiều vi ống. Khi xử lí bằng colchicin, vi ống biến mất và tế bào có dạng hình cầu hoặc đa giác. Trong quá trình biệt hoá tế bào, các tế bào có hình dáng đặt thù là có liên quan đến hoạt động của vi ống. Vi ống còn tham gia vận chuyển các bóng nhập bào, xuất bào, duy trì tính ổn định của màng nguyen sinh chất, cũng như sự tạo thành tính phân cực cho tế bào. Vi ống đựoc hình thành từ trung tâm tổ chức vi ống(mircotubule organizing center –MTOC) tức là từ trung tử (centriole). Trung tử có trong tất cả các tế bào động vật.trong tế bào thực vật không có trung tử nhưng vi ống vẩn được hình thành từ phần tế bào chất có mật độ điện tử đậm đặc tương ứng với miền bao quanh trung tử ở tế bào động vật. š THE END › œ MỤC LỤC: Trang I. Vi sợi ………………………………….. 1 1. Vi sợi actin ……………………………. 1 2. Vi sợi Mysozin ……………………….. 2 3. Vi sợi trung gian ……………………… 3 II. Tơ cơ ………………………………….. 3 1. Định nghĩa ………………………….. 3 2. Cấu trúc ……………………………... 3 3. Cấu tạo ……………………………… 4 4. Sự khác biệt giữa vi sợi A và vi sợi I .. 4 5. Sự co cơ ……………………………… 5 III. Vi ống (microtubule) ……………………... 5 1. Cấu tạo ……………………………. …. 5 2. Chức năng vi ống ……………………. 6 NGUỒN TÀI TIỆU: Sinh học tế bào - PGS.TS. NGUYỄN NHƯ HIỀN Trang web: www.sinhhocvietnam.com www.ncbi.com www.wikipedia.com TRẢ LỜI CÂU HỎI Câu 1: Vai trò của vi ống trong sự phân chia tế bào Vi ống đóng vai trò chính trong việc hình thành thoi vô sắc. Trong sự phân chia,thoi vô sắc co về 2 cực tế bào. Để làm được điều này , vi ống rút ngắn về 2 cực thóng qua giài trùng hợp. Khi xử lí bằng coxisin, trong quá trình phân bào thoi vô sắc không hình thành( do cosisin ứng chế quá trình tạo thành vi ống) nên tế bào phân chia không bình thường gây đột biến Câu 2: Làm thế nào vi sợi kết hợp với vi ống Vi sợi kết hợp được với vi ống là nhờ vi sợi trung gian gắn kết chúng lại với nhau, nhờ đó mà bộ xương tế bào luôn ở dạng ổn định Câu 3: Sự khác nhau giữa vi sợi actin và vi sợi myozin Actin đựơc cấu tạo từ protein actin có vai trò nâng đỡ và cố định màng. Myozin được cấu tạo từ protein myozin có vai trò đảm bảo tính vận động của tế bào. Sự vận động tế bào xảy ra được nhờ actin liên kết với myozin Câu 4: Sự kết hợp giữa α-tubulin và β-tubulin Sự kết hợp giữa α-tubulin và β-tubulin tạo thành hetermolin nhờ các protein nối như taxol và nhờ lực hút tĩnh điện, các liên kết cộng hóa trị trong phân tử Câu 5: Giải thích sự vận chuyển nội bào Sự vận chuyển nội bào của các bào quan theo 2 cách: Các bào quan trượt trên vi ống Sự co ngắn của vi ống Câu 6: Trong qua trình vận chuyển sử dụng ATP để tạo ra ATPi. Vậy ATPi là gì? ATP: Adenozin Triphotphat ADP: Adenozin Diphotphat ATP mang năng lượng cao hơn ADP.Phần năng lượng này trong ATP được sử dụng tao ra ADP và photphat tự do là Pi Câu 7: Dalton là gì? Dalton là đơn vị tính của phân tử protein 1D = 1/12 đvC Câu 8: Sự co cơ tại sao có Ca2+?. Có thể thay thế bằng ion nào khác không? Vì trung tâm hoạt động của vi sợi actin và vi sợi myozin chỉ liên kết với nhau tạo nên sự co cơ khi có Ca2+.Ca2+ liên kết tạo thành trung tâm hoạt động Sự co cơ xảy ra cần có các cation hóa trị 2 như Ca2+, Mg2+ Câu 9 : Sự vận động lục lạp có liên quan đến vi ống Bộ xương tế bào là cơ quan đảm nhận chức năng vận động của tế bào nên mọi sự vận động đều nhờ bộ xương tế bào. Câu 10: Vi sợi dày là gì? Vi sợi mỏng là gì? Vi sợi dày là vi sợi myozin Vi sợi mỏng là vi sợi actin Câu 11 Khi tế bào nhân đôi thì bộ xương tế bào có nhân đôi không? Cũng như các bào quan khác bộ xương tế bào cũng nhân đôi lên trong qua trình phân chia Câu 12Tại sao lại phân thành nhiều loại vi sợi? Sự phân thành nhiều loại vi sợi để thực hiện tốt chức năng của nó Vi sợi actin liên kết với màng và myozin Vi sợi myozin chức năng vận động Vi sợi trung gian chức năng liên kết Câu 13 Thế nào là cơ tim và cơ trơn Tế bào cơ trơn có dạng hình thoi, dài 30μm(ở mạch máu), 50μm(ở thành tử cung), đường kính chỗ rộng nhất 10 μm. Nhân hình thoi nằm ở giữa tế bào . Trong tế bào chất có ti thể, bộ golgi,lưới nội bào,lysosome, gần màng có nhiều túi ẩm bào, đóng vai trò quan trọng trong việc đưa ion Ca2+ và một số chất từ ngoài vào tế bào chất.Cơ trơn tạo nên thành ống tiêu hóa, bàng quang, tử cung,thành mạch máu,nên còn được gọi là cơ tạng Mô cơ tim được cấu tạo từ những tế bào riêng biệt, có dạng hình trụ phân nhánh. Các tế bào cơ tim nối với nhau thành lưới sợi cơ tim. Khoảng gian bào giữa các dải tế bào khá rộng , trong đó chứa các mạch máu nuôi tim, các sợi collagen,sợi đàn hồi, sợi lưới, sợi tế bào, các đầu thần kinh X và các sợi của mô nút để tự động điều khiển hoạt động của tim