Kiến thức cần nhớ
I. Khái niệm về thông tin giữa các tế bào
1. Khái niệm
- Thông tin giữa các tế bào là quá trình tế bào tiếp nhận, xử lí và trả lời các tín hiệu được tạo ra từ các tế bào khác.
- Thông tin có nhiều dạng khác nhau nhưng dạng chủ yếu là bằng các tín hiệu hóa học, thông tin có thể được chuyển từ dạng này sang dạng khác.
2. Vai trò
- Ở sinh vật đa bào như thực vật, động vật và người, thông tin được truyền giữa các tế bào tạo ra cơ chế điều chỉnh, phối hợp hoạt động đảm bảo tính thống nhất của cơ thể.
3. Các hình thức thông tin giữa các tế bào
- Truyền tin qua kết nối trực tiếp: Những tế bào ở cạnh nhau của cùng một mô có thể trao đổi các chất với nhau qua kết nối trực tiếp như cầu sinh chất ở các tế bào thực vật, mối nối ở các tế bào động vật.
- Truyền tin cận tiết: Các tín hiệu hóa học được tổng hợp tại tế bào tiết sau đó được tiết vào khoang giữa các tế bào (khoang gian bào) và truyền đến các tế bào đích xung quanh.
- Truyền tin nội tiết: Các tín hiệu hóa học được tổng hợp tại tế bào tiết sau đó được tiết vào máu và truyền đến các tế bào đích ở khoảng cách xa.
II. Quá trình truyền thông tin giữa các tế bào
Quá trình truyền thông tin giữa các tế bào gồm 3 giai đoạn: tiếp nhận, truyền tin nội bào và đáp ứng.
1. Tiếp nhận
- Trong giai đoạn tiếp nhận, phân tử tín hiệu liên kết với thụ thể đặc hiệu ở tế bào đích, làm thay đổi hình dạng của thụ thể dẫn đến sự hoạt hóa thụ thể.
- Có hai loại thụ thể: thụ thể bên trong tế bào (thụ thể nội bào) và thụ thể màng.
+ Đối với thụ thể nội bào, phân tử tín hiệu đi qua màng và liên kết với thụ thể tạo thành phức hợp tín hiệu – thụ thể. Các phân tử tín hiệu tan trong lipid như các hormone có bản chất là steroid (estrogen, testosterone,…) hoặc các gốc tự do ở dạng khí (NO) có thụ thể nội bào.
+ Đối với thụ thể màng, phân tử tín hiệu liên kết với thụ thể ở bên ngoài tế bào. Các phân tử tín hiệu tan trong nước như các chất vô cơ (Ca2+,…), các chất hữu cơ (amino acid,…), các kháng nguyên,… có thụ thể màng.
2. Truyền tin nội bào
- Truyền tin nội bào là quá trình tín hiệu hóa học được truyền trong tế bào thông qua sự tương tác giữa các phân tử dẫn đến đáp ứng tế bào.
- Thụ thể được hoạt hóa sẽ hoạt hóa các phân tử nhất định trong tế bào:
+ Khi thụ thể màng được hoạt hóa, sẽ hoạt hóa các phân tử truyền tin nội bào (như enzyme, protein,…) thành các chuỗi tương tác liên tiếp tới các phân tử đích trong tế bào.
+ Khi thụ thể bên trong tế bào chất được hoạt hóa, phức hợp tín hiệu – thụ thể sẽ đi vào nhân và tác động đến DNA và hoạt hóa sự phiên mã gene nhất định.
→ Từ một phân tử tín hiệu bên ngoài tế bào có thể hoạt hóa một loạt các phân tử truyền tin bên trong tế bào. Vì vậy, người ta thường gọi quá trình truyền thông tin từ phân tử tín hiệu là quá trình khuếch đại thông tin.
3. Đáp ứng
- Sự truyền tin nội bào dẫn đến kết quả là những thay đổi trong tế bào dưới nhiều dạng khác nhau như tăng cường phiên mã, dịch mã, tăng hay giảm quá trình chuyển hóa một hoặc một số chất, tăng cường vận chuyển qua màng tế bào, phân chia tế bào,…
- Ví dụ: Quá trình truyền thông tin từ insulin tạo ra đáp ứng là kích thích sự huy động các protein vận chuyển glucose ở trên màng sinh chất, từ đó làm tăng sự vận chuyển glucose từ máu vào trong tế bào và giảm lượng glucose trong máu.
Bài tập tự luyện
Bài 1: Trong cơ thể người và động vật, những hệ cơ quan nào đóng vai trò phối hợp hoạt động của tất cả các hệ cơ quan?
Hướng dẫn giải:
Vai trò của các hệ cơ quan:
- Hệ tuần hoàn: Bơm và dẫn truyền máu đi lại giữa cơ thể (vòng tuần hoàn lớn) và phổi (vòng tuần hoàn nhỏ)
- Hệ tiêu hóa: tiêu hoá và xử lý thức ăn thành các chất dinh dưỡng dễ hấp thu.
- Hệ hô hấp: Giúp cơ thể lấy O2 từ bên ngoài vào để cung cấp cho quá trình oxy hóa các chất trong tế bào, đồng thời thải CO2 ra bên ngoài.
- Hệ bài tiết: Thải chất dư thừa, chất độc sinh ra do chuyển hóa và duy trì cân bằng nội môi.
- Hệ thần kinh: Điều khiển, điều hòa, phối hợp hoạt động các cơ quan, hệ cơ quan trong cơ thể.
- Hệ vận động: nâng đỡ, bảo vệ kết cấu cơ thể người, vận động hay giữ nguyên tư thế và sinh ra nhiệt.
- Hệ nội tiết: liên lạc thông tin bên trong cơ thể bằng các nội tiết tố tạo ra bởi các tuyến nội tiết.
Trả lời:
Trong cơ thể người và động vật, hệ thần kinh có vai trò chuyển điều khiển, điều hòa, phối hợp các cơ quan, hệ cơ quan trong cơ thể; hệ nội tiết có vai trò liên lạc thông tin bên trong cơ thể, do đo hệ thần kinh và hệ nội tiết có vai trò phối hợp hoạt động của tất cả các hệ cơ quan.
Bài 2: Quan sát hình 12.1 và cho biết: Con mèo phát hiện ra con chuột nhờ cơ quan nào? Thông tin về con chuột được truyền qua các cơ quan nào trong cơ thể con mèo?
Hướng dẫn giải:
Vai trò của các hệ cơ quan:
- Hệ tuần hoàn: Bơm và dẫn truyền máu đi lại giữa cơ thể (vòng tuần hoàn lớn) và phổi (vòng tuần hoàn nhỏ)
- Hệ tiêu hóa: tiêu hoá và xử lý thức ăn thành các chất dinh dưỡng dễ hấp thu.
- Hệ hô hấp: Giúp cơ thể lấy O2 từ bên ngoài vào để cung cấp cho quá trình oxy hóa các chất trong tế bào, đồng thời thải CO2 ra bên ngoài.
- Hệ bài tiết: Thải chất dư thừa, chất độc sinh ra do chuyển hóa và duy trì cân bằng nội môi.
- Hệ thần kinh: Điều khiển, điều hòa, phối hợp hoạt động các cơ quan, hệ cơ quan trong cơ thể.
- Hệ vận động: nâng đỡ, bảo vệ kết cấu cơ thể người, vận động hay giữ nguyên tư thế và sinh ra nhiệt.
- Hệ nội tiết: liên lạc thông tin bên trong cơ thể bằng các nội tiết tố tạo ra bởi các tuyến nội tiết.
Trả lời:
Mèo phát hiện chuột thông qua thính giác và khứu giác, sau đó truyền đến thị giác để quan sát đường đi của chuột; đến các chi để đuổi và bắt chuột; tim, phổi, gan,... để tăng cường trao đổi chất.
Bài 3: Sự trao đổi thông tin qua điện thoại có thể diễn ra dưới những hình thức nào? Trong quá trình đó, thông tin được truyền như thế nào?
Hướng dẫn giải:
Chúng ta sử dụng điện thoại để truyền thông tin dưới nhiều hình thức như gọi điện, nhắn tin,...
Trả lời:
Sự trao đổi thông tin qua điện thoại có thể thông tin dưới những hình thức như gọi điện, nhắn tin, gửi bản ghi âm. Thông tin được người gửi gửi thông qua đường sóng đến người nhận.
Bài 4: Điều gì sẽ xảy ra nếu các tế bào trong cơ thể chúng ta hoạt động độc lập và không có sự trao đổi thông tin với nhau?
Trả lời:
Nếu các tế bào trong cơ thể chúng ta hoạt động độc lập và không có sự trao đổi thông tin với nhau thì cơ thể sẽ không thể vận hành một cách bình thường, các chức năng trong cơ thể sẽ rối loạn, có thể dẫn đến tử vong chi sinh vật.
Bài 5: Ý nghĩa sinh học của thông tin giữa các tế bào là gì?
Trả lời:
Thông tin giữa các tế bào chi phối các hoạt động cơ bản của một hoặc nhiều tế bào cũng như tạo cơ chế điều chỉnh, phối hợp hoạt động, đảm bảo tính thống nhất.
Bài 6: Quan sát hình 12.3, hãy:
a) So sánh hai kiểu thông tin giữa các tế bào: truyền tin cận tiết và truyền tin nội tiết.
b) Quá trình truyền thông tin giữa các tế bào cần có sự tham gia của những yếu tố nào?
Hướng dẫn giải:
Quan sát các yếu tố tham gia ở hình 12.3 và mối quan hệ giữa các yếu tố đó.
Trả lời:
a) So sánh hai kiểu thông tin giữa các tế bào: truyền tin cận tiết và truyền tin nội tiết.
- Giống nhau:
+ Đều là quá trình tế bào tiếp nhận, xử lí và trả lời các tín hiệu được tạo ra từ các tế bào.
+ Đều có sự truyền tin của các phân tử tín hiệu từ tế bào tiết đến tế bào đích.
+ Tế bào đích đều thu nhận tín hiệu từ các phân tử tín hiệu thông qua các thụ thể tiếp nhận.
- Khác nhau:
|
Truyền tin cận tiết |
Truyền tin nội tiết |
|
Diễn ra trong phạm vi gần (truyền tin cho các tế bào liền kề). |
Diễn ra trong phạm vi xa (truyền tin cho các tế bào ở xa). |
|
Các phân tử tín hiệu được tiết vào khoang gian bào và truyền đến các tế bào xung quanh. |
Các phân tử tín hiệu được tiết vào máu truyền đến tế bào đích ở xa. |
b)Quá trình truyền thông tin giữa các tế bào cần có sự tham gia của những yếu tố là:
- Tế bào tiết: Có chức năng tiết ra các phân tử tín hiệu.
- Tế bào đích: Tiếp nhận các phân tử tín hiệu thông qua thụ thể gắn trên màng tế bào.
- Các phân tử tín hiệu: Các tế bào thông tin với nhau chủ yếu bằng các tín hiệu hóa học.
Bài 7: Hormone từ tế bào tuyến giáp được vận chuyển trong máu đến các tế bào cơ làm tăng cường hoạt động phiên mã, dịch mã và trao đổi chất ở các tế bào cơ. Xác định và vẽ sơ đồ mô tả các yếu tố tham gia trong quá trình truyền thông tin đó. Cho biết quá trình truyền thông tin trên thuộc kiểu truyền tin nội tiết hay cận tiết.
Hướng dẫn giải:
- Truyền tin cận tiết là sự truyền thông tin đến các tế bào ở xa, có ở các tế bào nội tiết sản xuất các hoocmon.
- Truyền tin nội tiết là sự truyền thông tin đến các tế bào lân cận thông qua protein màng hoặc lipid liên kết màng.
- Cơ chế truyền tin: Tế bào tiết tiết ra các phân tử tín hiệu vào khoang giữa các tế bào và được các thụ thể ở tế bào đích tiếp nhận.
Trả lời:
- Các yếu tố tham gia: Tế bào tuyến giáp (tế bào tiết), hormone (phân tử tín hiệu), tế bào cơ (tế bào đích)
- Kết quả: Tăng cường hoạt động phiên mã, dịch mã và trao đổi chất ở các tế bào cơ.
- Sơ đồ:
Bài 8: Quan sát hình 12.4 và nêu các giai đoạn của quá trình truyền thông tin giữa các tế bào.
Hướng dẫn giải:
Cơ chế truyền tin tế bào: Tế bào tiết tiết ra các phân tử tín hiệu vào khoang giữa các tế bào và được các thụ thể ở tế bào đích tiếp nhận.
Trả lời:
Truyền tin tế bào được diễn ra theo 3 giai đoạn:
- Giai đoạn 1 (Tiếp nhận): Thụ thể ở tế bào đích tiếp nhận các phân tử tín hiệu và đưa các phân tử tín hiệu đi qua màng tế bào.
- Giai đoạn 2 (Truyền tin nội bào): Các phân tử được di chuyển vào tế bào chất.
- Giai đoạn 3 (Đáp ứng): Sự truyền tin dẫn đến những sự thay đổi của tế bào.
Bài 9: Quan sát hình 12.4 và cho biết bằng cách nào tế bào đích tiếp nhận tín hiệu.
Hướng dẫn giải:
Tế bào tiếp nhận các phân tử tín hiệu bằng các liên kết với thụ thể đặc hiệu ở tế bào đích và mỗi loại phân tử tín hiệu chỉ liên kết với một thụ thể nhất định.
Trả lời:
Tế bào tiếp nhận các phân tử tín hiệu liên kết với thụ thể đặc hiệu ở tế bào đích, làm thay đổi hình dạng dẫn đến sự hoạt hóa thụ thể.
Bài 10: Quan sát hình 12.5, cho biết tế bào đích nào tiếp nhận được hormone A, hormone B. Vì sao?
Hướng dẫn giải:
Tế bào tiếp nhận các phân tử tín hiệu bằng các liên kết với thụ thể đặc hiệu ở tế bào đích và mỗi loại phân tử tín hiệu chỉ liên kết với một thụ thể nhất định.
Trả lời:
- Tế bào đích 1 có thể tiếp nhận hormone A, vì có thụ thể thích hợp với hormone A.
- Tế bào đích 2 có thể tiếp nhận hormone B, vì có thụ thể thích hợp với hormone A.
- Tế bào đích 1 có thể tiếp nhận cả hormone A và hormone B vì có thụ thể thích hợp với cả hormone A và hormone B.
Bài 11: Quan sát hình 12.4 và mô tả quá trình truyền tin nội bào đối với thụ thể màng. Điều gì sẽ xảy ra nếu một loại phân tử trong chuỗi truyền tin nội bào không được hoạt hóa?
Hướng dẫn giải:
Truyền tin nội bào là quá trình tín hiệu hóa học được truyền trong tế bào thông qua sự hoạt hóa theo thứ tự các phân tử truyền tin nội bào dẫn đến sự đáp ứng tế bào.
Trả lời:
- Phân tử tín hiệu liên kết với thụ thể đặc hiệu ở màng tế bào đích, làm thay đổi hình dạng dẫn đến sự hoạt hóa thụ thể màng. Sau đó các tín hiệu hóa học được truyền trong tế bào thông qua hoạt hóa các phân tử truyền tin nội bào theo thứ tự, gây nên sự thay đổi trong tế bào đích.
- Sự hoạt hóa các phân tử trong tế bào được diễn ra theo thứ tự, nên nếu một loại phân tử trong chuỗi truyền tin nội bào không được hoạt hóa, sự tương tác giữa các phân tử truyền tin sẽ không còn, sự truyền tin tế bào sẽ dừng lại.
Bài 12: Tại sao nói quá trình truyền thông tin từ phân tử tín hiệu là quá trình khuếch đại thông tin?
Hướng dẫn giải:
Truyền tin nội bào là quá trình tín hiệu hóa học được truyền trong tế bào thông qua sự hoạt hóa theo thứ tự các phân tử truyền tin nội bào dẫn đến sự đáp ứng tế bào.
Trả lời:
Từ một phân tử ở ngoài tế bào có thể hoạt hóa một loạt các phân tử truyền tin trong tế bào, nên quá trình truyền thông tin từ phân tử tín hiệu là quá trình khuếch đại thông tin.
Bài 13: Dựa vào sơ đồ quá trình truyền thông tin qua thụ thể bên trong tế bào (hình 12.6), cho biết đáp ứng của tế bào trong trường hợp này là gì?
Hướng dẫn giải:
Đáp ứng tế bào là kết quả của quá trình truyền tin tế bào thông qua sự tương tác giữa các phân tử truyền tin nội bào.
Trả lời:
Quan sát hình 12.6 cho thấy khi thi thụ thể bên trong tế bào chất được hoạt hóa, phức hợp tín hiệu – thụ thể đi vào nhân và tác động đến DNA dẫn đến hoạt hóa sự phiên mã và dịch mã của gene → Đáp ứng trong trường hợp này là tăng cường phiên mã, dịch mã của gene.
Bài 14: Insulin là hormone nội tiết từ tuyến tụy tác động đến các tế bào như gan, cơ, mỡ khi nồng độ glucose trong máu tăng lên do tiêu hóa thức ăn. Một quá trình truyền thông tin từ insulin ở tế bào được thể hiện ở hình 12.7. Insulin kích thích sự huy động các protein vận chuyển glucose ở trên màng sinh chất, từ đó làm tăng sự vận chuyển glucose từ máu vào trong tế bào và giảm lượng glucose trong máu.
Bệnh tiểu đường type 2 do thiếu insulin và kháng insulin (các phân tử truyền tin nội bào bị tác động) dẫn đến triệu chứng điển hình là tăng lượng glucose trong máu và trong nước tiểu.
Dựa vào các thông tin ở trên và hình 12.7, hãy:
- Nêu vai trò của insulin trong điều hòa lượng đường trong máu.
- Nêu các giai đoạn của quá trình truyền thông tin từ tín hiệu insulin.
- Nêu những thay đổi trong quá trình truyền thông tin từ insulin dẫn đến triệu chứng của bệnh tiểu đường type 2.
Hướng dẫn giải:
Quan sát hình 12.7 và các thông tin đã cho và đưa ra nhận xét.
Trả lời:
Câu 1: Vai trò của insulin trong điều hòa lượng đường trong máu : Insulin giúp kích thích các protein vận chuyển glucose ở trên màng sinh chất, từ đó làm tăng sự vận chuyển glucose từ máu vào trong tế bào và giảm lượng glucose trong máu.
Câu 2: Các giai đoạn của quá trình truyền thông tin từ tín hiệu insulin:
- Giai đoạn 1: Insulin từ tuyến tụy tiết ra gắn với thụ thể màng và hoạt hóa thụ thể insulin.
- Giai đoạn 2: Insulin kích thích các túi mang protein vận chuyển glucose trong tế bào chất.
- Giai đoạn 3: Các túi vận chuyển đến màng tế bào để vận chuyển glucose ra khỏi tế bào
Câu 3: Bệnh nhân mắc bệnh tiểu đường type 2 bị thiếu insulin và kháng insulin, nên thụ thể insulin được hoạt hóa thấp hoặc không có, dẫn đến ít/ không kích thích được các túi protein vận chuyển glucose ra ngoài tế bào, do đó, lượng glucose trong máu nhiều và được thải thông qua đường nước tiểu.
