Mục lục bài họcĐang ở d02-b4
Endosymbiosis and the Origin of Eukaryotes
Two cell types, one dividing line
- Prokaryote — no nucleus, no membrane-bound organelles, one circular chromosome plus plasmids, $70$S ribosomes, typically $1$–$5$ µm.
- Eukaryote — nucleus, an endomembrane system, linear chromosomes wrapped on histones, $80$S ribosomes, typically $10$–$100$ µm.
Both share the same fundamentals — plasma membrane, cytoplasm, ribosomes, DNA as the genetic material — which is itself evidence of common ancestry.
The endosymbiotic theory
Mitochondria and chloroplasts began as free-living prokaryotes engulfed by a larger host cell. Four lines of evidence, and an AP answer is expected to give more than one:
- A double membrane: the inner one is the original bacterial membrane, the outer one the host vesicle.
- Their own circular DNA, with no histones.
- Their own $70$S ribosomes — the prokaryotic size, not the host's $80$S.
- They divide by binary fission, independently of the host cell cycle, and cannot be built from scratch.
Sequence comparison places mitochondria among the $\alpha$-proteobacteria and chloroplasts among the cyanobacteria — which also explains why chloroplasts photosynthesise the way cyanobacteria do.
Where the other organelles came from
The nucleus and the endomembrane system are thought to have arisen differently, by infolding of the plasma membrane. That is why the nuclear envelope, ER, Golgi and vesicles are one continuous system, while the mitochondrion stands apart.
Hai kiểu tế bào, một ranh giới
- Nhân sơ — không nhân, không bào quan có màng, một nhiễm sắc thể vòng cùng vài plasmit, riboxom $70$S, cỡ $1$–$5$ µm.
- Nhân thực — có nhân, có hệ thống màng trong, nhiễm sắc thể thẳng quấn quanh histon, riboxom $80$S, cỡ $10$–$100$ µm.
Điểm cần nhớ cho câu tự luận: hai bên vẫn giống nhau ở phần nền — đều có màng sinh chất, tế bào chất, riboxom và dùng ADN làm vật chất di truyền. Chính sự giống nhau đó là bằng chứng về tổ tiên chung.
Thuyết nội cộng sinh
Ti thể và lục lạp vốn là sinh vật nhân sơ sống tự do, bị một tế bào lớn hơn nuốt vào nhưng không tiêu hoá, rồi hai bên cùng có lợi. Bốn bằng chứng — đề tự luận thường yêu cầu nêu ít nhất hai:
- Màng đôi: màng trong là màng của vi khuẩn xưa, màng ngoài là túi của tế bào chủ.
- Có ADN vòng riêng, không quấn histon — đúng kiểu nhân sơ.
- Có riboxom $70$S riêng, cỡ nhân sơ chứ không phải $80$S của tế bào chủ.
- Tự phân đôi độc lập với chu kỳ tế bào chủ, và tế bào không thể tạo mới một ti thể từ con số không.
So sánh trình tự gen xếp ti thể vào nhóm vi khuẩn $\alpha$-proteobacteria và lục lạp vào nhóm vi khuẩn lam — cũng chính là nhóm quang hợp theo đúng cách lục lạp làm.
Còn các bào quan khác thì sao
Nhân và hệ thống màng trong được cho là hình thành theo con đường khác: màng sinh chất lõm vào trong. Vì thế màng nhân, lưới nội chất, bộ Golgi và các túi tiết nối liền thành một hệ, còn ti thể thì đứng riêng — đây là điểm phân biệt hai giả thuyết mà đề hay hỏi.
Một số kháng sinh (như tetracyclin) diệt vi khuẩn bằng cách khoá riboxom $70$S. Vì sao thuốc này ít hại tế bào người, nhưng dùng liều cao kéo dài lại gây mệt mỏi và tổn thương cơ?
Bước 1 — vì sao an toàn tương đối. Riboxom trong tế bào chất của người là $80$S, khác hình dạng với $70$S nên thuốc không gắn vào. Đó là nguyên tắc "độc tính chọn lọc": đánh vào cái mà ta có còn địch không có, hoặc ngược lại.
Bước 2 — kẽ hở nằm ở đâu. Tế bào người vẫn còn một chỗ có riboxom $70$S: bên trong ti thể, di sản của tổ tiên vi khuẩn. Ti thể tự dịch mã một phần protein của mình bằng chính bộ máy $70$S đó.
Bước 3 — nối sang triệu chứng. Thuốc thấm vào ti thể sẽ ức chế dịch mã ở đây, làm thiếu một số protein của chuỗi truyền electron, ATP sinh ra giảm. Mô tiêu tốn ATP nhiều nhất — cơ và thần kinh — biểu hiện trước, nên bệnh nhân thấy mệt và đau cơ.
Kết luận: tác dụng phụ này là một dự đoán của thuyết nội cộng sinh chứ không phải trùng hợp. Nếu ti thể không có nguồn gốc vi khuẩn thì hiện tượng này không có lý do gì để xảy ra.
Đọc xong rồi — làm thử ngay
Bài tập của chương Unit 2 — Cell Structure and Function gồm 14 câu trắc nghiệm và 4 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.