20/11/2021
TẾ BÀO THỰC VẬT
1. Định nghĩa
Tế bào thực vật là đơn vị nhỏ nhất, đơn giản nhất cấu tạo nên những thực vật, là đơn vị giải phẫu và sinh lý của các thực vật. Tế bào học là môn học chuyên nghiên cứu về các tế bào.
2. Hình dạng và kích thước tế của tế bào
Cơ thể thực vật có khi chỉ cấu tạo bởi một tế bào gọi là cơ thể đơn bào (tảo lục) nhưng thông thường cơ thể thực vật cấu tạo bởi nhiều tế bào gọi là cơ thể đa bào.
2.1. Hình dạng
Nếu ta cắt ngang một miếng thật mỏng bất kỳ một chỗ nào của cây, đem soi kính hiển vi, ta thấy có nhiều ô nhỏ, mỗi ô là một tế bào.
Các tế bào trong cây có nhiều hình dạng khác nhau tùy thuộc vào từng loài và từng mô thực vật như rong tiểu cầu, tế bào ruột bấc hình ngôi sao, còn đa số các tế bào có hình thoi, dài, nhiều cạnh…
2.2. Kích thước
Kích thước các tế bào thực vật biến đổi rất nhiều ở các loại mô cũng như các loài thực vật khác nhau. Đa số tế bào có kích thước rất nhỏ bé, trung bình vài chục micromet ( một micromet bằng một phần ngàn milimet) phải dùng kính hiển vi mới thấy được.
Kích thước của tế bào mô phân sinh thực vật bậc cao là 10 – 30 micromet, vi khuẩn vào khoảng vài micromet, đối với virus thì kính hiển vi quang học cực mạnh cũng không phân biệt được. Tuy vậy, cũng có những cây có tế bào lớn mà mắt thường ta có thể trông thấy được như sợi Bông, tép bưởi, tép cam, tép chanh…
Tuy hình dạng và kích thước khác nhau nhưng cấu tạo tế bào như nhau.
3. Các phần của tế bào
3.1. Tế bào chất
Tế bào chất là thành phần cơ bản của một tế bào, giúp tế bào sống và sinh trưởng. Tế bào chất bao gồm toàn bộ phần bên trong màng pecto - cellulose (không bao gồm thể nhân, ty thể, lạp thể, thể golgi, thể ribo, thể vùi và không bào).
3.1.1. Tính chất vật lý
Tế bào chất là một khối đặc quánh, nhớt có tính đàn hồi, trong suốt, không màu, trông giống như lòng trắng trứng. Tế bào chất không tan trong nước, khi gặp nhiệt độ 50 – 60oC chúng mất khả năng sống (trừ tế bào chất ở hạt khô, quả khô có thể chịu được nhiệt độ tới 80 – 105oC).
3.1.2 Thành phần hóa học
Thành phần hóa học của tế bào chất rất phức tạp và không ổn định. Các nguyên tố chính là C, H, N, O và một số thành phần vi lượng như S, P, Mg, K, Na, Cl, Fe, Zn… Các chất chính tham gia thành phần của chất tế bào là protid, lipid, glucid, nước chiếm khoảng 70 – 80 %.
3.1.3. Tính chất sinh lý
Tế bào chất là một chất sống cho nên có tất cả mọi biểu hiện của sự sống như dinh dưỡng, hô hấp, tăng trưởng, vận động và sinh sản.
3.2. Các thể sống nhỏ
3.2.1. Ty thể
Là những tổ chức rất nhỏ bé chỉ gặp ở những tế bào có nhân điển hình, còn những tế bào không có nhân điển hình thì không có tổ chức này.
Ty thể có hình dạng rất biến thiên như hình hạt, hình sợi hay hình chuỗi hạt.
Nhờ các enzyme, ty thể được coi là trung tâm hô hấp và nhà máy “năng lượng” của tế bào. Quá trình sinh lý đặc biệt này xảy ra nhờ sự hô hấp oxy, giải phóng CO2 và nước, cùng với những năng lượng cần thiết cho hoạt động sống của tế bào.
3.2.2. Lạp thể
Là những thể sống chỉ có ở những tế bào thực vật có diệp lục. Tùy theo bản chất các chất màu, người ta phân lạp thể ra làm ba loại:
Lạp lục: có màu xanh lục có vai trò đồng hóa ở cây xanh và tảo. Lục lạp kích thước rất nhỏ, khoảng 4 – 10 micromet. Ở thực vật bậc cao, lục lạp có dạng hình cầu, hình bầu dục, hình thấu kính hay hình thoi. Ở tảo, lạp lục dưới dạng khác nhau gọi là thể sắc; Các thể sắc này có thể là hình xoắn trôn ốc như ở tảo hoa, hình ngôi sao như ở tảo sao hoặc hình mạng ở tảo sinh đốt…
Lạp màu: là thể lạp có màu vàng, da cam, đỏ, tím… Tạo ra cho cánh hoa, quả, lá, rễ cây những màu sắc khác màu xanh của diệp lục. Lạp màu có hình dạng rất khác nhau như hình cầu, hình thoi, hình dấu phẩy hay hình khối nhiều mặt… Chức năng chính của lạp màu là quyến rũ sâu bọ để thực hiện sự thụ phấn cho hoa và lôi cuốn các loài chim thực hiện sự phát tán quả và hạt.
Lạp không màu: là thể lạp nhỏ không có màu và thường gặp ở những cơ quan không màu của thực vật bậc cao như hạt, rễ củ. Lạp không màu có dạng hình cầu, hình bầu dục, hình tròn, hình thoi hay hình que… Lạp không màu là nơi đúc tạo tinh bột vì các glucid hòa tan trong tế bào chất thường kéo đến lạp không màu rồi tích lũy dưới dạng tinh bột.
3.2.3. Thể golgi
Là những mạng đặc biệt nằm trong tế bào chất. Thể golgi cấu tạo bởi những mạng hình đĩa dẹt hay các tấm bẹt, mỗi tấm chứa 5 – 10 túi. Ở đầu mỗi tấm có một số b**g bóng nhỏ và phía bề mặt nhiều b**g bóng lớn hơn. Thể golgi có vai trò quan trọng trong việc tạo màng khung của tế bào thực vật.
3.2.4. Thể ribo (riboxom)
Là những hạt hình cầu nhỏ chứa nhiều acid ribonucleic. Nó tồn tại trong tế bào dưới dạng tự do hay dạng chuỗi nhỏ (5 – 10 ribo) gọi là polyxom. Các chuỗi polyxom có vai trò quan trọng trong quá trình tổng hợp protid.
3.3. Nhân tế bào
Nhân là thành phần cấu tạo của tế bào, thường hình cầu và ở giữa tế bào. Nhân có vai trò rất quan trọng trong sinh lý của tế bào nhất là sự sinh sản.
3.3.1. Số lượng – hình dạng – kích thước
Mỗi tế bào có một nhân, riêng tế bào một số loài nấm có hai nhân. Nhân thường hình cầu nhưng cũng có thể kéo dài ra trong các tế bào hẹp và dài.
Kích thước tế bào từ 5 – 10 micromet. Ở các tế bào non nhân chiếm 1/3 tế bào, còn tế bào già tỷ lệ nhỏ hơn.
Ở tế bào non nhân nằm giữa, tế bào già nhân thường bị dồn sát vào màng tế bào.
3.3.2. Tính chất hóa học
Nhân chứa 80% là protein, 10% ADN (acid desoxyribonucleic), 3,7% ARN (acid ribonucleic), 5% phosphor – lipid và 1,3% là ion kim loại, trong đó AND, ARN quyết định vai trò sinh lý của nhân.
3.3.3. Tính chất sinh lý
- Duy trì và truyền các thông tin di truyền.
- Nhân đóng vai trò quan trọng trong đời sống của tế bào, có nhiệm vụ lớn trong sự trao đổi chất và tham gia các hiện tượng tổng hợp của tế bào.
- Nhân giúp cho tế bào lông hút của rễ cây hấp thụ thức ăn.
- Nhân có tác dụng với sự tạo thành màng tế bào, nhân đến chỗ nào thì màng tế bào dày lên. Khi màng tế bào bị rách, nhân làm vết thương thành sẹo.
- Nhân đóng vai trò lớn trong việc điều hòa các sản phẩm của sự quang hợp như tạo thành tinh bột.
Tóm lại đời sống của chất tế bào không có nhân, không sống kéo dài được và ngược lại nhân không có tế bào chất cũng không thể tồn tại được. Tế bào có nhân sự sống mới kéo dài và phát triển.
3.4. Thể vùi
Thể vùi là những thể nhỏ bé trong tế bào chất và là những chất dự trữ hay cặn bã.
3.4.1. Thể vùi loại tinh bột
Thể vùi loại tinh bột là loại chất dự trữ phổ biến nhất trong tế bào thực vật (trong rễ củ, thân rễ, thân củ, hạt). Mỗi loại cây có hình dạng tinh bột riêng và kích thước cũng khác nhau, do vậy dễ dàng phân biệt chúng với nhau.
3.4.2. Thể vùi loại protid
Trong tế bào chất tồn tại các hạt protid dự trữ, không màu thường hình cầu, hay bầu dục gọi là hạt aleuron.
3.4.3. Thể vùi loại lipid: có 3 loại
- Loại giọt dầu mỡ thường gặp trong các hạt như hạt lạc, thầu dầu, vừng…
- Loại giọt tinh dầu có nhiều ở một số họ thực vật như họ Hoa môi, Long não, họ Hoa tán… Khác với giọt dầu mỡ, tinh dầu dễ bay hơi và có mùi đặc biệt.
- Loại nhựa và gôm là những sản phẩm của quá trình oxy hóa và trùng hiệp hóa một số dầu.
3.4.4. Thể vùi loại tinh thể
Thể vùi loại tinh thể là những chất cặn bã kết tinh. Trong tế bào thực vật thường gặp hai loại tinh thể:
- Tinh thể calci oxalat có nhiều hình dạng khác nhau như hình hạt cát ở lá cà độc dược, hình lăng trụ ở vỏ cây hành ta, hình khối nhiều mặt trong cây bưởi, hình cầu g*i trong lá cây trúc đào, hình kim trong lá cây bèo tây…
- Tinh thể calci carbonat thường gặp trong lá đa, lá cây vòi voi, lá cây dâu tằm, dưới dạng khối xù xì như quả mít gọi là nang thạch.
Dựa vào hình dạng khác nhau của các tinh thể mà có thể phân biệt được các loại dược liệu khi soi bột của nó trên kính hiển vi.
3.5. Không bào
Không bào là những khoảng trống trong tế bào chất, chứa đầy chất lỏng, cấu tạo bởi nước và các chất hòa tan trong nước gọi là dịch tế bào. Toàn bộ không bào của một tế bào gọi là hệ không bào.
3.5.1. Hình dạng kích thước
Trong tế bào non có nhiều không bào nhỏ đựng dịch, tế bào đặc, khi tế bào lớn lên các không bào nhỏ sẽ tụ lại thành vài không bào to, đựng dịch tế bào loãng. Khi tế bào già, các không bào họp lại thành không bào duy nhất chiếm gần hết tế bào, dồn nhân và tế bào chất sát vào màng tế bào. Không bào không có màng riêng biệt bao bọc.
3.5.2. Vai trò sinh lý của không bào
Không bào là nơi tích lũy các chất dự trữ hoặc chất cặn bã tan trong nước. Ngoài ra còn đóng vai trò quan trọng đối với sinh lý của tế bào nhờ tính thẩm thấu của dịch tế bào.
Chứng minh bằng thí nghiệm:
- Nếu đặt tế bào sống vào dung dịch ưu trương nghĩa là nồng độ chất hòa tan lớn hơn nồng độ dịch tế bào, thì nước ở không bào thoát ra ngoài tế bào chất co lại b**g ra khỏi màng cellulose của tế bào. Đó là hiện tượng co nguyên sinh.
- Nếu đặt tế bào sống vào dung dịch nhược trương nghĩa là nồng độ chất hòa tan nhỏ hơn nồng độ dịch tế bào, thì nước ở ngoài kéo vào không bào làm thể tích các không bào tăng. Nhưng vì màng cellulose cứng bao bọc nên chỉ có màng tế bào phồng lên và căng ra, đó là sự trương nước. Nhờ hiện tượng trương nước này nên lá cây, cành cây non mới cứng rắn được.
Nếu ta đặt tế bào sống vào dung dịch đẳng trương thì không có hiện tượng gì xảy ra.
3.6. Màng tế bào
Màng tế bào là lớp vỏ cứng bao bọc chung quanh các chất sống của tế bào. Phân chia các tế bào với nhau hoặc ngăn cách tế bào với môi trường bên ngoài.
Các phần của màng tế bào thực vật:
- Lớp cellulose:
+ Màng cellulose: tạo thành như một vỏ cứng xung quanh tế bào.
+ Chất cellulose: là cellulose gần như nguyên chất, tương đối bền vững ở nhiệt độ cao, đun nóng tới 200oC mà không bị hỏng.
+ Cellulose không tan trong nước, rượu, ete. Màng cellulose nhuộm hồng bởi son phèn không bị nhuộm màu bởi dung dịch iod – iodua. Loài người không có khả năng tiêu hóa được cellulose. Cellulose có thể bị phá hủy bởi những men do một số động vật và thực vật bậc thấp tiết ra như vi khuẩn gây sự lên men, nấm mốc trên thân cây to.
+ Sự tăng trưởng của màng cellulose: tăng trưởng theo bề dày bằng cách đặt thêm những lớp chất mới vào mặt trong của màng nguyên thủy, các lớp chất đó không chiếm hết bề mặt của màng tạo thành các lỗ. Các lỗ màng tế bào làm nhiệm vụ trao đổi chất giữa một tế bào với các tế bào lân cận.
- Màng pectin:
Màng pectin tựa như lớp xi măng gắn với các vỏ cellulose lại với nhau. Màng cấu tạo bởi chất pectin không tan trong nước nhưng phồng lên khi thấm nước.
- Màng nguyên sinh: là lớp ngoài cùng của chất nguyên sinh.
* Sự biến đổi hóa học của màng tế bào:
Màng tế bào có thể thay đổi tính chất vật lý và thành phần hóa học để làm chức phận đặc biệt.
- Sự hóa gỗ: Màng tẩm thêm chất gỗ cứng rắn hơn, dòn hơn, kém đàn hồi hơn, dễ gãy khi uốn cong.
- Sự cutin hóa: Màng tế bào biến thành chất cutin không thấm nước và khí. Tính đàn hồi kém cellulose nên dễ bị b**g ra khỏi màng cellulose.
- Sự hóa bần: Màng biến đổi thành chất bần không thấm nước và khí. Màng tế bào hóa bần sẽ đình chỉ mọi sự trao đổi chất nên là tế bào chết.
- Sự khoáng hóa: Màng tẩm thêm chất vô cơ như chất silic ở các cây họ lúa như cây cỏ tranh có mép rất sắc.
- Sự hóa sáp: Màng có phủ thêm lớp sáp như thân cây mía, quả bí.
- Sự hóa nhầy: Màng tế bào bồi thêm những lớp nhầy, khi gặp nước sẽ trương nở như hạt lanh.
4. Sự sinh sản của tế bào
Tế bào lớn lên tới một tầm vóc tối đa sẽ sinh sản bằng cách phân đôi thành hai tế bào con. Có nhiều cách phân chia tế bào.
4.1. Phân chia trực phân:
Gọi là sự phân chia có tơ, tế bào và nhân kéo dài ra, thắt lại ở giữa rồi đứt thành hai tế bào con. Lối phân chia trực tiếp này tuy đơn giản nhưng hiếm thấy.
4.2. Phân chia gián phân:
Còn gọi là phân chia tơ gồm 4 giai đoạn:
4.2.1. Pha trước
Trong thời gian ở giữa 2 sự phân bào gọi là thời kỳ gián phân, chất nhiễm sắc của nhân ở dạng một mạng lưới. Mạng lưới đó sẽ đứt ra thành khúc gọi là nhiễm sắc thể. Số lượng các nhiễm sắc thể trong tế bào là số chẵn.
Ví dụ: Tế bào ngô có 20 nhiễm sắc thể
Tế bào lúa có 24 nhiễm sắc thể
Tế bào hành tây có 16 nhiễm sắc thể
4.2.2. Pha giữa
Màng nhân cũng biến mất, các nhiễm sắc thể chẻ dọc sẵn sang tập trung trong mặt phẳng của thoi.
4.2.3. Pha sau
Mỗi nhiễm sắc thể tiến về phía mỗi cực của tế bào theo điểm cố định ở giữa, ở đầu ngọn hoặc ở gần.
4.2.4. Pha cuối
Các nữa nhiễm sắc thể tiến gần tới cực của tế bào, tu họp lại với nhau tạo thành một mạng nhiễm sắc. Màng, nhân và hạch xuất hiện tạo thành hai nhân con trong tế bào mẹ.
Thời gian của sự phân chia gián phân được quan sát trên tế bào sống đang phân chia là 60 phút đến 120 phút.
Theo Macarốp (1948) trong nhân ở thời kỳ nghỉ giữa hai sự phân chia: Không có các nhiễm sắc thể dưới dạng nhìn thấy hoặc dạng tiềm tàng. Chúng xuất hiện mỗi lần một mới trong tế bào chứ không di chuyển từ dạng đã sẵn có từ cha mẹ đến con cái.
Số lượng và hình dạng nhiễm sắc thể ở mỗi loài cây một khác. Dưới tác dụng của những điều kiện ngoại cảnh khác nhau, tính chất này bị lũng đoạn như nhiễm sắc thể bị thay đổi về hình dạng và số lượng, xảy ra sự thay đổi tính di truyền do ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh.
