| Đây là một trong loạt bài về |
| Hóa sinh |
|---|
 |
| Các nét quan trọng |
| Lịch sử và chủ đề |
| Thuật ngữ |
| Lĩnh vực: Sinh học, Sinh học phân tử, tế bào |
Sinh học tế bào hay Tế bào học là một lĩnh vực của Sinh học, chuyên nghiên cứu các đặc điểm và hoạt động sống ở cấp độ tế bào.
Khái niệm này dịch từ thật ngữ tiếng Anh cytology (phiên âm IPA: /sī-ˈtä-lə-jē/). Thuật ngữ này là từ ghép chữ "cyto" (là tế bào) và "logy" (môn khoa học).
Sinh học tế bào liên quan đến các tính chất sinh lý, quá trình trao đổi chất, đường dẫn tín hiệu, vòng đời, thành phần hóa học và tương tác của tế bào với môi trường của chúng. Điều này được thực hiện cả trên kính hiển vi và phân tử mức độ vì nó bao gồm các tế bào nhân sơ và tế bào nhân chuẩn. Biết các thành phần của tế bào và cách thức các tế bào hoạt động là nền tảng cho tất cả các ngành khoa học sinh học; nó cũng rất cần thiết cho nghiên cứu trong các lĩnh vực y tế sinh học như ung thư và các bệnh khác. Nghiên cứu về sinh học tế bào liên quan chặt chẽ đến di truyền học, hóa sinh, sinh học phân tử, miễn dịch học và cytochemistry.
Lịch sử
Các tế bào, từng là vô hình với mắt thường, lần đầu tiên được nhìn thấy ở châu Âu thế kỷ 17 với phát minh ra kính hiển vi ghép. Robert Hooke là người đầu tiên gọi khối xây dựng của tất cả các sinh vật sống là "tế bào" sau khi nhìn vào nút chai. Lý thuyết tế bào nói rằng tất cả các sinh vật sống được tạo thành từ các tế bào. Lý thuyết cũng nói rằng cả thực vật và động vật đều bao gồm các tế bào được xác nhận bởi nhà khoa học thực vật, Matthias Schleiden và nhà khoa học động vật, Theodor Schwann vào năm 1839. 19 năm sau, Rudolf Virchow đã đóng góp cho lý thuyết tế bào, lập luận rằng tất cả các tế bào đều đến từ sự phân chia các tế bào có từ trước. Trong những năm gần đây, đã có nhiều nghiên cứu đặt câu hỏi về lý thuyết tế bào. Các nhà khoa học đã đấu tranh để quyết định liệu virus có còn sống hay không. Virus thiếu các đặc điểm chung của một tế bào sống, chẳng hạn như màng, bào quan của tế bào và khả năng tự sinh sản. Virus có kích thước từ 0,005 đến 0,03 micromet trong khi vi khuẩn dao động từ 1-5 micromet. Nghiên cứu sinh học tế bào hiện đại xem xét các cách khác nhau để nuôi cấy và điều khiển các tế bào bên ngoài cơ thể sống để nghiên cứu thêm về giải phẫu và sinh lý người, để tìm ra phương pháp điều trị và các loại thuốc khác, v.v. Các kỹ thuật mà các tế bào được nghiên cứu đã phát triển. Tiến bộ trong kỹ thuật vi và công nghệ như kính hiển vi huỳnh quang, kính hiển vi giai đoạn có độ tương phản, kính hiển vi lĩnh vực tối, kính hiển vi đồng tiêu, đếm tế bào, kính hiển vi điện tử truyền qua vv đã cho phép các nhà khoa học để có được một ý tưởng tốt hơn về cấu trúc của tế bào.
Nội dung cơ bản
- Thuật ngữ "cytology" (tế bào học) được cho là ra đời năm 1857, sau phát minh ra kính hiển vi của Antonie van Leeuwenhoek (Lơ-ven-huc) và lúc áp dụng kĩ thuật hiển vi quang học trong tìm tòi, khám phá cấu trúc và hoạt động của sinh vật.
về tế bào - các đặc tính sinh lý, cấu trúc,các bào quan nằm bên trong chúng, sự tương tác với môi trường, vòng đời, sự phân chia và chết. Điều này được thực hiện trên cả hai cấp độ hiển vi và phân tử. Sinh học tế bào nghiên cứu đầy đủ về sự đa dạng lớn của các tổ chức đơn bào như vi khuẩn và động vật nguyên sinh cũng như chuyên sâu vào tế bào trên các tổ chức đa bào như con người, thực vật.
Hiểu biết về cấu tạo của tế bào và cách tế bào làm việc là nền tảng cho mọi ngành khoa học liên quan đến tế bào. Đánh giá sự giống và khác nhau giữa các loại tế bào là đặc biệt quan trọng đối với lĩnh vực tế bào và sinh học phân tử cũng như tới lĩnh vực y sinh chẳng hạn như nghiên cứu về bệnh ung thư và sự phát triển sinh học. Những sự giống và khác nhau căn bản này cung cấp một bức tranh tổng thể, đôi khi cho phép các lý thuyết nghiên cứu được từ một loại tế bào có thể suy rộng ra cho các tế bào khác. Bởi thế, nghiên cứu về sinh học tế bào có liên quan gần gũi tới công nghệ gen, hóa sinh, sinh học phân tử, miễn dịch học và sự phát triển sinh học.
Hình thành
Sự di chuyển của Protein
Mỗi loại protein thường xuyên được chuyển tới một phần đặc biệt của tế bào. Một phần quan trọng của sinh học tế bào là sự điều tra về cơ học phân khi các protein được chuyển tới các vị trí khác nhau bên trong tế bào hoặc kín đáo từ tế bào.
Hầu hết protein được tổng hợp bởi ribosome trong các lưới nội chất. Ribosomes chứa acid nucleic RNA, kết hợp cùng amino acid để tạo protein. Chúng có thể được tìm thấy đơn độc hoặc ở trong nhóm trong tế bào chất cũng như trên lưới nội chất. Quá trình này được gọi là quá trình tổng hợp sinh hoc protein. Quá trình tổng hợp là một quá trình xúc tác enzyme trong các tế bào của các tổ chức sống mà ở đó chất nền được chuyển thành các sản phẩm phức tạp hơn. Một số protein, chẳng hạn những loại được kết hợp trong màng (được gọi là màng protein), được chuyển tới lưới nội chất trong quá trình tổng hợp. Quá trình này được tiếp nối bởi sự chuyển dịch và quá trình trong bộ máy Golgi. Bộ máy Golgi là một bào quan lớn mà tiếp nhận các protein và chuẩn bị để chúng có thể sử dụng cả trong và ngoài tế bào. Bộ máy Golgi đóng vai trò như một bưu điện. Chúng nhận các vật phẩm (protein từ lưới nội chất), đóng gói và dán nhãn chúng, và sau đó gửi chúng tới nơi cần đến (đến các phần khác nhau của tế bào hay tới màng tế bào để đưa ra ngoài). Từ bộ máy Golgi, màng protein có thể di chuyển tới màng plasma, hoặc có thể được chuyển đi kín đáo từ tế bào. Lưới nội chất và bộ máy Golgi có thể lần lượt được coi là "ngăn tổng hợp màng protein" và "ngăn chế tạo màng protein". Có một dòng chảy protein bán liên tục thông qua các ngăn này. Protein ở lưới nội chất và bộ máy Golgi liên kết với các protein khác nhưng vẫn giữ đúng thứ tự lần lượt các ngăn của chúng. Các protein khác "trôi" qua lưới nội chất và Golgi tới màng plasma. Các protein thúc đẩy đưa các màng chứa protein qua bộ khung tế bào tới các phần khác của tế bào.
Một số protein được hình thành ở tế bào chất chứa các đặc tính cấu trúc phục vu cho mục đính di chuyển vào các ti thể hoặc nhân. Một số protein ti thể được tạo thành bên trong ti thể và được mã hóa thành DNA ti thể. Ở thực vật, lục lạp cũng tạo ra một số prontein tế bào.
Các protein ngoại bào và trên bề mặt tế bào được sắp đặt để hạ xuống có thể di chuyển lại vào trong các ngăn nội bào và được liên kết thành các túi chất vùi, một số chúng được hợp nhất với các tiêu thể nơi protein bị đánh vỡ thành các amino acid. Sự hạ xuống của một số màng protein bắt đầu trong khi vẫn còn ở bề mặt tế bào khi chúng được tách ra bởi các enzym cắt. Các protein có nhiệm vụ trong tế bào chất thường bị hạ xuống bởi các proteasome.
Các quá trình khác của tế bào
- Chuyển dịch chủ động và chuyển dịch thụ động - sự di chuyển ra vào của các phân tử khỏi tế bào
- Sự tự tiêu - quá trình tế bào ăn các thành phân bên trong của chúng hoặc các kẻ thủ vi trùng.
- Sự kết dính - sự dính chặt của các tế bào và các mô.
- Sự tái sản xuất - được thực hiện bởi tinh trùng tạo ra ở tinh hoàn (chứa trong nhân một số tế bào đực) và trứng tạo ra ở buồng trứng (chứa trong nhân của tế bào cái). Khi tinh trùng vượt qua vỏ bên ngoài của trứng một phôi tế bào mới được tạo ra, và ở người, sẽ phát triển lên kích thước tối đa trong 9 tháng.
- Sự di chuyển của tế bào: hướng hóa chất, truyền bệnh, mao
- Tín hiệu tế bào: Sự điều chỉnh của tế bào trước các tín hiệu từ bên ngoài.
- Sửa DNA: tế bào chết, tế bào lão hóa.
- Trao đổi chất: sự thủy phân glucose, hô hấp, Quang hợp
- Sự ghép nối mRNA
Các cấu trúc bên trong tế bào
Nghiên cứu về tế bào được thực hiện ở cấp độ phân tử; tuy nhiên, hầu hết các quá trình trong tế bào được tạo thành từ hỗn hợp các phân tử hữu cơ nhỏ, các ion vô cơ, kích thích tố và nước. Khoảng 75-85% thể tích của tế bào là do nước làm cho nó trở thành một dung môi không thể thiếu do kết quả của sự phân cực và cấu trúc của nó. Những phân tử trong tế bào, hoạt động như chất nền, cung cấp môi trường phù hợp cho tế bào thực hiện các phản ứng trao đổi chất và tín hiệu. Hình dạng tế bào khác nhau giữa các loại sinh vật khác nhau, và do đó được phân loại thành hai loại: sinh vật nhân chuẩn và sinh vật nhân sơ. Trong trường hợp các tế bào nhân chuẩn - được tạo thành từ các tế bào động vật, thực vật, nấm và động vật nguyên sinh - hình dạng nói chung là hình tròn và hình cầu hoặc hình bầu dục trong khi đối với các tế bào prokaryote - bao gồm các vi khuẩn và vi khuẩn cổ - hình dạng là: hình cầu (cocci), hình que (trực khuẩn), cong (Vibrio) và xoắn ốc (xoắn khuẩn).
Sinh học tế bào tập trung nhiều hơn vào nghiên cứu các tế bào nhân chuẩn và các con đường truyền tín hiệu của chúng, thay vì các sinh vật nhân sơ được bao phủ dưới vi sinh vật. Thành phần chính của thành phần phân tử chung của tế bào bao gồm: protein và lipid tự do chảy hoặc liên kết màng, cùng với các khoang bên trong khác nhau được gọi là bào quan. Môi trường này của tế bào được tạo thành từ ưa nước và kỵ nước khu vực đó cho phép việc trao đổi của các phân tử và ion nêu trên. Các vùng ưa nước của tế bào chủ yếu ở bên trong và bên ngoài tế bào, trong khi các vùng kỵ nước nằm trong lớp kép phospholipid của màng tế bào. Màng tế bào bao gồm lipid và protein chiếm tỷ lệ kỵ nước do các chất không phân cực. Do đó, để các phân tử này tham gia vào các phản ứng, bên trong tế bào, chúng cần có khả năng xuyên qua lớp màng này để đi vào tế bào. Họ hoàn thành quá trình đạt được quyền truy cập vào tế bào thông qua: áp suất thẩm thấu, khuếch tán, gradient nồng độ và kênh màng. Bên trong tế bào là các khoang giới hạn màng tế bào phụ bên trong được gọi là các bào quan.
- Lục lạp: Bào quan quan trọng cho quá trình quang hợp (chỉ có ở tế bào thực vật)
- Thành tế bào: một lớp thêm để bảo vệ (chỉ có ở tế bào thực vật)
- Màng tế bào: bộ phận của tế bào để ngăn cách tế bào với môi trường bên ngoài và bảo vệ tế bào
- Lông rung: cấu trúc hình ống di động của động vật nhân chuẩn.
- tế bào chất: không gian chứa chủ yếu chất lỏng trong tế bào
- khung tế bào: chỉ nhị protein trong tế bào
- Lưới nội chất: vị trí chủ yếu của màng tổng hợp protein
 |
Wikimedia Commons có thêm hình ảnh và phương tiện truyền tải về Sinh học tế bào. |