Nhiệm vụ chính của sinh học tế bào
|
Sinh học tế bào sẽ tiếp tục đóng vai trò trụ cột cho Công nghệ sinh học (CNSH). Bộ môn này nghiên cứu hoạt động của các phân tử trong tế bào, chúng chuyển động trong đó ra sao, thâm nhập và ra khỏi tế bào như thế nào; cách thức các tế bào vận động và tương tác với các tế bào khác; cách thức tế bào hiểu và phản ứng với thông tin từ môi trường; cách thức tế bào và các cấu phần của nó được tạo thành và phá huỷ ra sao? Show Ta đã hiểu được một số cấu trúc tế bào và các đường hoá sinh, nhưng vẫn còn nhiều thứ nữa chưa được biết. Có vô số thông tin về các cấu phần tế bào và về tổ chức của chúng, nhưng cho dù đã trải qua hơn một thế kỷ nghiên cứu, ta vẫn chưa hiểu được chi tiết cách thức hoạt động của tế bào ở phương diện tổng thể, thậm chí đơn giản là của vi khuẩn. Việc hoàn thiện kiến thức về hoạt động của tế bào sẽ đóng vai trò quan trọng để phát triển các CNSH mới và những ứng dụng tinh tế hơn. Những phát minh trong sinh học tế bào tiếp tục cung cấp những khả năng mới để phát triển thành CNSH, ví dụ: Việc hiểu được cách thức tế bào nhận biết những vi sinh vật tấn công nó sẽ đem lại các liệu pháp mới, chẳng hạn như kháng sinh; Việc hiểu được cách thức tế bào tạo ra số lượng nhiều hơn những tế bào cần thiết và làm thế nào để kiểm soát sẽ giúp hoàn thiện liệu pháp chống ung thư; Việc hiểu được nhân tố nào kiểm soát sự tăng trưởng và chuyên biệt hoá của tế bào gốc có thể đem lại những ứng dụng trị liệu quan trọng; Việc hiểu được cách thức điều chỉnh của gen và các đường hoá sinh sẽ giúp đem lại các kỹ thuật GM tiên tiến hơn; Việc hiểu được cách thức tế bào cảm nhận môi trường và cách thức sử dụng các quy trình này để tạo ra cảm biến sinh học có thể đem lại những ứng dụng trong phạm vi rộng; Việc hiểu được các “giàn” (Scaffold) phân tử và motor ở trong tế bào hoạt động cùng với nhau như thế nào có thể sẽ làm cơ sở cho những ứng dụng sinh học của công nghệ nano ở nửa thế kỷ tới; Nghiên cứu sinh học tế bào là hết sức cần thiết đối với những nền kinh tế dựa vào sinh học. Ngành nông, lâm nghiệp thường vẫn chỉ coi tế bào là một “hộp đen” và quản lý nó thông qua các đầu vào và đầu ra. Nếu thiếu hiểu biết sâu sắc và thực tiễn hoạt động của tế bào thì sẽ rất khó, thậm chí là không thể, để nền nông nghiệp tạo ra được lương thực và các sản phẩm khác cần thiết ở những thập kỷ tới, khi tình trạng môi trường được dự báo là sẽ thay đổi khôn lường. Nghiên cứu tế bào để phát minh dược
phẩm Ideker và các nhà lãnh đạo khác thuộc bộ môn vẫn còn non trẻ này hy vọng rằng công việc của họ có thể giúp khám phá các loại dược phẩm mới, hoàn thiện các dược phẩm hiện có nhờ hiểu rõ hơn cách thức hoạt động của chúng, thậm chí còn có thể đưa lại những mô hình trên máy tính về tính độc, có khả năng thay thế những nghiên cứu hiện vẫn còn phải thực hiện trên cơ thể động vật. Tế bào là đơn vị cấu tạo cơ bản nhất của mọi vật sống. Cơ thể người được tạo nên bởi hàng tỉ tế bào. Chúng xây dựng nên các cấu trúc của cơ thể, lấy chất dinh dưỡng từ thực phẩm rồi chuyển hóa thành năng lượng và thực hiện các chức năng chuyên biệt. Tế bào cũng mang các vật chất di truyền và có thể tự nhân lên. Các tế bào có rất nhiều thành phần, mỗi phần thực hiện các chức năng khác nhau. Một số cấu trúc của tế
bào được gọi là các bào quan, chuyên thực hiện các chức năng đặc thù trong tế bào. Tế bào của con người chứa các phần chính như sau: Tế bào chấtTrong tế bào, tế bào chất là bào quan được tạo nên bởi các chất lỏng giống như thạch và những cấu trúc khác bao quanh nhân. Khung tế bàoKhung tế bào là một mạng lưới các sợi dài tạo nên cấu trúc cấu trúc tế bào. Khung tế bào có vài chức năng chủ chốt như xác định hình dáng của tế bào, tham gia vào quá trình phân chia tế bào và cho phép tế bào di chuyển. Chúng cũng cung cấp hệ thống giống như các con đường hướng dẫn các bào quan và các hợp chất di chuyển trong tế bào. Mạng lưới nội chất (ER)Bào quan này giúp xử lý các phân tử được tạo ra bởi tế bào. Mạng lưới nội chất cũng vận chuyển những phân tử đến những nơi chuyên biệt bên ngoài hoặc bên trong tế bào. Bộ máy GolgiBộ máy Golgi hay thể Golgi là một phần của tế bào được tạo thành từ các lớp màng. Có nhiều loại màng khác nhau, một số hình ống và số khác hình túi nhỏ. Golgi nằm ngay gần hạt nhân và lưới nội chất nên được gọi là thể ngoại nhân. Khi protein ra khỏi lưới nội chất, chúng sẽ đi vào Golgi để xử lý thêm. Ví dụ, tại Golgi, carbohydrate được đưa vào một số protein thành glycoprotein, sau đó chúng di chuyển ra khỏi Golgi đến phần còn lại của tế bào.  Ảnh: National Human Genome Research Institute Các lysosome và các peroxisomeCác bào quan này đóng vai trò là trung tâm tái chế của tế bào. Chúng tiêu hóa các vi khuẩn từ bên ngoài tấn công vào bên trong tế bào, loại bỏ các chất độc ra khỏi tế bào và tái chế các hợp chất từ các tế bào bị hư mòn. Ti thểTi thể là bào quan có cấu trúc đặc biệt gồm 2 lớp màng bao bọc, nhằm mục đích sản xuất năng lượng bằng cách chuyển đổi các chất hóa học trong tế bào dưới dạng ATP. Tế bào cần nhiều năng lượng thì sẽ có càng nhiều ti thể. Ví dụ, cơ bắp có rất nhiều ti thể cũng nhưa gan và thận, bộ não ở một chừng mực nào đó cũng sống nhờ năng lượng mà ti thể sản xuất. Vì vậy, nếu một người có khiếm khuyết trong hoạt động của ty thể, người đó sẽ có các triệu chứng bất thường ở cơ, não và đôi khi ở cả thận. Hiện nay, người ta vẫn chưa biết tất cả các bệnh do rối loạn chức năng ti thể gây ra. Nguồn: National Human Genome Research Institute NhânNhân là một trong những phần nổi bật nhất khi nhìn vào ảnh minh họa cấu trúc của tế bào. Nhân nằm giữa tế bào và chứa tất cả các nhiễm sắc thể mang thông tin di truyền. Vì vậy, nhân thực sự là một phần quan trọng cần bảo vệ. Nhân có một lớp màng bao quanh để giữ tất cả các nhiễm sắc thể bên trong và phân biệt giữa các nhiễm sắc thể ở bên trong nhân với các bào quan và thành phần khác bên ngoài nhân. Đôi khi một số vật liệu như ARN cần lưu thông giữa nhân và tế bào chất, do đó trên màng nhân có những lỗ cho phép các phân tử đi vào và ra khỏi nhân. Người ta từng nghĩ rằng màng nhân chỉ cho phép các phân tử đi ra ngoài, nhưng bây giờ bằng chứng cho thấy có một quá trình chủ động đưa các phân tử vào trong hạt nhân. Nguồn: Shutterstock Màng tế bàoMàng tế bào có nhiệm vụ bảo vệ tế bào, tạo môi trường cố định bên trong tế bào và một số chức năng khác như vận chuyển chất dinh dưỡng vào trong tế bào, thải chất độc hại ra khỏi tế bào. Ngoài ra, trên màng tế bào còn có các protein tương tác với các tế bào khác. Những protein này có thể là glycoprotein (gồm một đường và một nhóm protein) hoặc có thể là protein lipid (gồm một lipid và một protein). Màng tế bào cũng hỗ trợ cấu trúc tế bào. Nguồn: OpenStax Biology RibosomeRibosome là một phần của nhà máy sản xuất protein trong tế bào. Bản thân ribosome là một cấu trúc gồm hai tiểu đơn vị liên kết với ARN thông tin. Cấu trúc này hoạt động như một trạm kết nối cho ARN vận chuyển có chứa axit amin sau đó sẽ trở thành một phần của chuỗi polypeptide đang phát triển, cuối cùng trở thành protein. Nguồn: National Human Genome Research Institute Tài liệu tham khảo |
