Xin chào các bạn, hôm nay Việt Sinh sẽ gửi đến một chủ đề nền tảng của sinh học tế bào thực vật. Các khái niệm liên quan đến tế bào thực vật là gì, tế bào thực vật gồm những thành phần nào, công nghệ sinh học thực vật và sinh lý học thực vật là những ngành nghiên cứu về chủ đề gì?.
Để đơn giản hóa chủ đề có phần hàn lâm này, Việt Sinh đã tổng hợp những phần cơ bản như khái niệm, chức năng và ứng dụng mà mình cảm thấy là cần thiết nhất.
- Mỗi cơ thể động thực vật đều bao gồm những thể tồn tại hoàn toàn độc lập, riêng rẽ và tách biệt, đó chính là tế bào.
- Mỗi một tế bào bất kỳ của một cơ thể sinh vật đa bào đều có khả năng tiềm tàng để phát triển thành một cá thể hoàn chỉnh. Với đặc tính chứa đầy đủ toàn bộ lượng thông tin di truyền cần thiết của cả sinh vật đó, mỗi tế bào riêng rẽ của một cơ thể đa bào nếu gặp điều kiện thích hợp thì có thể phát triển thành một cơ thể sinh vật hoàn chỉnh.
- Tế bào rất đa dạng, khác nhau về hình thái, kích thước, cấu trúc và chức năng.
- Thực vật có thành phần chính là gì?
Mọi tế bào thực vật đều có màng tế bào dùng để bao bọc tế bào, cách biệt thành phần nội bào với môi trường xung quanh. Chúng điều khiển nghiêm ngặt sự vận chuyển vào và ra của các chất, duy trì điện thế màng và nồng độ các chất bên trong và bên ngoài màng. Bên trong màng là một khối tế bào chất đặc [dạng vật chất chiếm toàn bộ thể tích tế bào].
- Tế bào thực vật gồm những thành phần chủ yếu nào chúng có chức năng gì?
Mọi tế bào đều có các phân tử DNA – vật liệu di truyền quan trọng và các phân tử RNA tham gia trực tiếp quá trình tổng hợp nên các loại protein khác nhau, trong đó có các enzyme. Bên trong tế bào, vào mỗi thời điểm nhất định tế bào tổng hợp nhiều loại phân tử sinh học khác nhau.
Tế bào gồm những thành phần nào? Tối thiểu 11 thành phần cơ bản được liệt kê sau đây:
Plasmodesmata là những ống nhỏ kết nối các tế bào thực vật với nhau, chúng giống như những ống dẫn truyền thần kinh trong tế bào động vật vậy. Nhiệm vụ của Plasmodesmata là giúp truyến đạt thông tin qua lại và cầu nối tín hiệu giữa các tế bào.
Plasma Membrance hay còn gọi là màng tế bào plasma là màng bao quanh tất cả các tế bào sống. Những màng plasma này có chức năng điều chỉnh sự di chuyển của các phân tử trong và ngoài tế bào.
Cell Wall – Thành tế bào là bức tường cứng bao quanh màng plasma của tế bào thực vật. Thành tế bào là một cấu trúc phức tạp hơn nhiều, và phục vụ nhiều chức năng khác nhau, từ bảo vệ tế bào đến điều chỉnh vòng đời của sinh vật thực vật.
Chloroplast – Lục lạp là đặc tính quan trọng nhất của thực vật. Lục lạp là các bào quan chuyên biệt có khả năng quang hợp, thực chất là tạo ra thức ăn cho thực vật bằng cách chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học.
Mỗi tế bào thực vật có một không bào lớn chính là các vacuole. Không bào làm nhiệm vụ lưu trữ các hợp chất, giúp tăng trưởng và đóng vai trò cấu trúc quan trọng cho thực vật.
Mitochondria – Ty thể là các bào quan trong tế bào chất của tất cả các tế bào nhân chuẩn. Trong tế bào thực vật, chúng phá vỡ các phân tử carbohydrate và đường để cung cấp năng lượng, đặc biệt là khi ánh sáng không có sẵn cho lục lạp để tạo ra năng lượng.
Peroxisome là một nhóm các bào quan đa dạng được tìm thấy trong tế bào chất. Về hình dạng, Peroxisome gần như hình cầu và bị ràng buộc bởi một màng duy nhất.
Golgi Apparatus – Bộ máy Golgi là bộ phận phân phối và vận chuyển các sản phẩm hóa học của tế bào. Bộ máy này có chức năng sửa đổi chất béo và protein đã được xây dựng trong mạng lưới nội chất và chuẩn bị để xuất khẩu chúng ra bên ngoài tế bào.
Ribosome là các bào quan nhỏ được chứa trong tất cả các tế bào sống, bao gồm khoảng 60% RNA và 40% protein. Ribosom được tạo thành từ ba chuỗi RNA ở sinh vật nhân sơ và bốn chuỗi RNA ở sinh vật nhân chuẩn.
Rough Endoplasmic Reticulum – Mạng lưới nội chất là một mạng lưới các túi sản xuất, xử lý và vận chuyển các hợp chất hóa học để sử dụng bên trong và bên ngoài tế bào. Ở thực vật, mạng lưới nội chất này cũng có chức năng kết nối giữa các tế bào thông qua plasmodesmata.
Nucleus – Hạt nhân là một cơ quan đóng vai trò trung tâm xử lý thông tin và quản trị của tế bào. Hai chức năng chính của hạt nhân là lưu trữ vật liệu di truyền của DNA [hoặc tế bào] và điều phối các hoạt động của tế bào như tăng trưởng, chuyển hóa trung gian, tổng hợp protein và phân chia tế bào [sinh sản].
- Sinh lý học thực vật là một ngành khoa học chuyên nghiên cứu về chức năng, cấu trúc, quá trình trao đổi chất của tế bào thực vật.
- Đó là những quá trình cơ bản xảy ra hàng ngày trong cơ thể tế bào thực vật như hô hấp, quang hợp, tổng hợp và chuyển hóa các chất dinh dưỡng. Bên cạnh đó, các nhà khoa học nghiên cứu về sinh lý học thực vật cũng quan tâm đến tính hướng đất và hướng sáng của thực vật, quá trình nảy mầm của hạt giống, chức năng ngủ nghỉ tế bào và khả năng mở đóng khí khổng.
- Nhắc đến khái niệm này chúng ta sẽ hiểu nôm na sinh học phân tử của tế bào là lĩnh vực khoa học chuyên nghiên cứu về ba đại phân tử của tế bào là DNA, RNA và Protein. Các nhà khoa học sẽ tập trung vào nghiên cứu cấu trúc, chức năng, mối quan hệ tương tác giữa các đại phân tử này với nhau.
- Thông qua các hoạt động sinh sản vô tính của tế bào thực vật cũng như quá trình lai tạo, lai ghép, chọn lọc tính trạng có điều kiện. Công nghệ sinh học thực vật sẽ tập trung nghiên cứu, phân tích, điều hướng các hoạt động này nhằm hướng đến mục đích có lợi cho con người.
- Ứng dụng của ngành này thì vô cùng to lớn. Công nghệ này giúp chúng ta sản xuất các sản phẩm sinh học có chất lượng cao ở quy mô công nghiệp với số lượng lớn, phục vụ cho nhu cầu và lợi ích của con người. Đồng thời giúp giảm nguy cơ ô nhiễm môi trường ngày càng tăng cao như hiện nay.
Tế bào thực vật gồm những thành phần nào? Đó là câu hỏi về tế bào thực vật mà để trả lời ngọn ngành, chuyên sâu, chúng ta cần tìm hiểu không dưới ba quyển sách. Qua bài viết trên đây Việt Sinh mong muốn gửi đến các bạn cái nhìn tổng quan, khái niệm cơ bản, giải thích thuật ngữ đơn giản và dễ hiểu nhất.
Hẹn gặp lại các bạn ở các bài viết tiếp theo nhé!
Hình minh họa: Tính toàn năng của tế bào thực vật. Thực Vật
[Nguồn ảnh: Internet]
Ngày nay, đã phát hiện tế bào thực vật có tính toàn năng, vậy có thể đặt tế bào thực vật của loại khác nhau cùng lại với nhau, nghĩ cách để chúng kết hợp làm một rồi nuôi cấy tế bào tạp giao này thành cây mới? Qua nghiên cứu chứng minh là có thể được, hơn nữa đã có không ít ví dụ thành công.
Muốn tạp giao hai tế bào, trước tiên phải tách tế bào đơn từ cây ra và phải giữ được tính sống vốn có của nó. Nhưng tế bào thực vật đều có vách tế bào, nó giống như một bức tường vây quanh để bảo vệ chất nguyên sinh của tế bào, nếu không "làm đổ" bức tường này, thì chất nguyên sinh của hai tế bào không thể hợp lại làm một được, vì vậy trước tiên phải "phá vách".
Hiện nay, người ta dùng các dung dịch hỗn hợp như chất xúc tác xenlulo và keo quả để xử lí phân chia tế bào, làm cho vách tế bào thể bị hoà tan, chất nguyên sinh sẽ phân chia. Đặt chất nguyên sinh của hai tế bào lại với nhau, dùng dung dịch solidium nitrate xử lí chất tế bào và bào dịch của chúng lại với nhau, trở thành một chất nguyên sinh có hai nhân tế bào gọi là dịch nhân thể.
Nhưng hai nhân tế bào vẫn không thể kết hợp thành một được, chưa thể thực hiện mục đích tạp giao, phải cho dịch nhân thể này vào trong chất cấy vi sinh vật phù hợp, tìm cách khiến cho hai nhân tế bào trong tình trạng cùng phân chia hợp lại với nhau, đồng thời bên ngoài sẽ tái sinh vách tế bào mới, như vậy là đạt được một tế bào thể tạp giao. Cuối cùng cho tế bào thể tạp giao này vào trong chất cấy vi sinh vật phù hợp, sau một thời gian nuôi trồng cẩn thận, sau khi phân hoá thành dòng tế bào hình thành tổ chức callus, lại chuyển chất cấy vi sinh vật, phân hoá lần nữa thành cây mới.
Trên thực tế, đã có thể kết hợp chất nguyên sinh giữa các loại thực vật họ hàng xa như họ đậu với họ thân lúa, họ cà với họ hình gọng ô... Đồng thời còn nghiên cứu sâu hơn, để thu được tế bào thể tạp giao nhiều hơn. Sự thành công của sự tạp giao tế bào thể đã mở ra một hướng triển vọng mới cho công tác gây giống.
Chủng loại của thực vật rất nhiều, vào trong vườn có thể thấy cây cối hoa cỏ muôn hình muôn vẻ. Nở những đoá hoa sặc sỡ, đi vào ruộng có thể thấy hoa của lúa, mì, bông và cây cải dầu, mỗi loài có một đặc sắc riêng... Mặc dù chúng sin sít nhau, thậm chí còn đồng thời ra hoa, nhưng những đoá hoa và dáng vẻ của chúng lại giữ đặc điểm riêng của mỗi loài, không hề bị lai tạp ở đời sau. Tại sao thực vật ra hoa kết quả lại không chịu ảnh hưởng của cây khác? Chủ yếu là vì phấn hoa của một loại thực vật thường khiến cho thực vật khác không thể thụ tinh kết quả, cho nên chúng có thể giữ được sắc thái riêng, không bị ảnh hưởng. Lẽ nào phấn hoa cũng có thể nhận biết được đối tượng của nó hay sao? Nói ra kể cũng lạ, vách ngoài phấn hoa của các loài cây đều mang một loại chất protein đặc chủng, chuyên dùng để nhận biết đối tượng, gọi là "protein nhận biết". Chất protein này được tạo ra nhờ vào các gien di truyền vốn có của thực vật, mà trên biểu mô của đầu nhuỵ cái của các loài thực vật cũng có "chất protein nhận biết" độc đáo do các gien di truyền của mình sinh ra. Như vậy, khi hạt phấn rơi trên bầu nhuỵ cái, hai loại "chất protein nhận biết" này sẽ nhận biết nhau, chính là gây ra "phản ứng thân thiện". Nếu hai "chất protein nhận biết" này tác động với nhau, dẫn đến phản ứng "lực tác dụng lẫn nhau", vậy thì hạt phấn có thể phát triển ống phấn hoa, cho đến khi dài vào trong túi phôi của noãn trong bầu nhuỵ, giúp cho nhân có thể hoàn thành quá trình thụ tinh với trứng, cuối cùng phát dục thành hạt giống. Nếu gây ra là phản ứng "không tác dụng lẫn nhau" thì phấn hoa trên đầu nhuỵ cái sẽ không nảy mầm, hoặc sau khi phát triển thành ống phấn cũng gặp trở ngại mà ngừng, không thể vào trong túi phôi. Cực kì hiếm có tình trạng nào vào được trong túi phôi hoàn thành quá trình thụ tinh, thậm chí hình thành phôi tạp giao, mà thường chết giữa chừng, không thể hình thành hạt giống. Trong tình hình chung, phấn hoa của thực vật khác nhau do cơ sở di truyền của chúng khác nhau, gien di truyền chúng có khác nhau, cho nên "chất protein nhận biết" mà phấn hoa sinh ra sẽ xảy ra phản ứng "không tác dụng lẫn nhau" với chất protein nhận biết có trong bầu nhuỵ cái của thực vật khác, ống nhuỵ cái hoa vì vậy thường không thụ tinh kết quả.
Lâu nay, người ta thường chọn các biện pháp như tạp giao, chọn giống một cách hệ thống để gây giống cây trồng nông nghiệp. Mấy chục năm trở lại đây, cùng với sự phát triển việc sử dụng năng lượng của nguyên tử vào mục đích hoà bình, người ta mới bắt đầu dùng phương pháp gây giống mới bằng tia bức xạ.
Gây giống bằng tia bức xạ là sử dụng các tia phóng xạ [như tia x, tia γ hoặc nơtron] để chiếu vào hạt giống của cây trồng, hoặc gốc cây cũng có thể chiếu vào các tổ chức phân li và tế bào, khiến cho bên trong chúng thay đổi, sự thay đổi này có khi sẽ di truyền lại cho đời kế tiếp, vì thế nảy sinh sự biến dị trong di truyền, rồi qua sự chọn lọc nhân tạo có thể gây giống.
Các tia phóng xạ đều có tác hại đối với thực vật, động vật, nhưng nếu chúng ta sử dụng hợp lí thì ngược lại không chỉ không gây hại cho thực vật mà còn có thể sử dụng chúng để gây giống.
Chúng ta biết rằng, thể hữu cơ của sinh vật là do tế bào hình thành. Dưới kính hiển vi, bạn có thể thấy trong mỗi tế bào đều có một nhân tế bào, khi nhân này phân chia, thì trong nhân có thể thấy rõ có một số thể nhỏ dạng gậy, đó là nhiễm sắc thể; nhiễm sắc thể là do chất protein và acid nucleic tạo thành, mỗi một sinh vật đều có số lượng nhiễm sắc thể nhất định. Khi sinh vật hấp thụ lượng cao tia phóng xạ x, tia γ hoặc tia nơtrôn sẽ gây ra những biến đổi về nhiễm sắc thể trong tế bào, nhưng nếu biến đổi quá lớn sẽ gây chết, biến đổi không lớn lắm có thể thay đổi tính trạng di truyền của thực vật sẽ sản sinh ra sự biến dị, điều này tạo điều kiện cho sự gây giống.
Từ Khóa:
Tính toàn năng của tế bào thực vật || Thực Vật || Khám phá thế giới