So sánh cấu trúc của ti thể và lục lạp: giống, khác và mối quan hệ

Cấu trúc của từng bào quan

Ti thể

• Màng ngoài: nhẵn, cho nhiều phân tử nhỏ đi qua.
• Màng trong: gấp nếp thành các mào (crista) làm tăng diện tích bề mặt; trên màng có chuỗi chuyền electron và phức hợp ATP synthase.
• Chất nền (matrix): chứa enzyme của chu trình Krebs, DNA vòng, ribosome 70S.
• Chức năng: phân giải chất hữu cơ, tạo phần lớn ATP cho tế bào.

Lục lạp

• Hai lớp màng bao ngoài: màng ngoài và màng trong đều tương đối nhẵn, không gấp thành mào.
• Thylakoid: hệ thống túi dẹt nằm trong chất nền, xếp chồng lên nhau thành grana; màng thylakoid chứa diệp lục, các sắc tố khác, chuỗi chuyền electron và ATP synthase.
• Chất nền (stroma): chứa enzyme của chu trình Calvin, DNA vòng, ribosome 70S, hạt tinh bột.
• Chức năng: quang hợp, biến năng lượng ánh sáng thành năng lượng hoá học trong chất hữu cơ.

Bảng so sánh cấu trúc ti thể và lục lạp

Mối quan hệ giữa ti thể và lục lạp

1. Quan hệ về vật chất và năng lượng. Lục lạp dùng CO₂, H₂O và ánh sáng tạo glucose cùng O₂. Ti thể dùng glucose và O₂ để oxi hoá, tạo ATP, trả lại CO₂ và H₂O. Có thể viết gọn:
   
   6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ (quang hợp, ánh sáng, diệp lục);
   
   C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + năng lượng (hô hấp hiếu khí).
2. Cùng cơ chế tạo ATP. Cả hai đều dựa trên chuỗi chuyền electron tạo chênh lệch nồng độ H⁺ hai bên màng, sau đó ATP synthase tổng hợp ATP.
3. Cùng đặc điểm “bán tự trị”. Cả hai có DNA và ribosome riêng, tự nhân đôi độc lập tương đối với nhân, tổng hợp được một số protein của mình.
4. Cùng nguồn gốc theo thuyết nội cộng sinh. Hai bào quan được cho là có nguồn gốc từ vi khuẩn sống cộng sinh trong tế bào nhân thực sơ khai (ti thể từ vi khuẩn hiếu khí, lục lạp từ vi khuẩn lam). Bằng chứng: kích thước gần vi khuẩn, DNA vòng, ribosome 70S, phân chia kiểu phân đôi.

Lưu ý: ở tế bào thực vật quang hợp, cả hai bào quan cùng tồn tại. Ban ngày lục lạp tạo chất hữu cơ, còn ti thể vẫn hô hấp suốt ngày đêm để cung cấp ATP cho các hoạt động sống.

Vì sao cấu trúc phù hợp chức năng?

• Mào làm tăng diện tích màng trong ti thể → chứa được nhiều phức hợp chuỗi chuyền electron và ATP synthase → tạo nhiều ATP.
• Grana làm tăng diện tích màng thylakoid → chứa được nhiều diệp lục để hấp thụ ánh sáng.
• Chất nền chứa sẵn enzyme của giai đoạn sau (Krebs hoặc Calvin) nằm sát màng nên các giai đoạn nối tiếp nhau thuận lợi.

Mẹo nhớ và lỗi sai thường gặp

• Mẹo: “Ti thể – mào”, “Lục lạp – grana”. Gặp từ nào nhớ ngay cấu trúc đặc trưng đó.
• Sai: cho rằng lục lạp có màng trong gấp thành mào. Thực ra màng trong lục lạp không gấp; hệ thống thylakoid là cấu trúc riêng nằm trong chất nền.
• Sai: nghĩ thực vật không có ti thể. Tế bào thực vật vẫn có ti thể.
• Sai: gọi chất nền của cả hai là “stroma”. Với ti thể gọi là matrix; stroma dùng cho lục lạp.

Bài luyện tập

1. Câu 1. Nêu hai đặc điểm chứng tỏ ti thể và lục lạp có thể có chung nguồn gốc.
   
   Đáp án: Cùng có DNA vòng và ribosome 70S giống vi khuẩn; cùng có hai lớp màng và tự phân đôi (đáp ra hai ý bất kì trong số này).
2. Câu 2. Tế bào cơ tim hoạt động mạnh thường có nhiều ti thể hơn tế bào da. Giải thích.
   
   Đáp án: Tế bào cơ tim cần nhiều ATP để co bóp liên tục; ti thể là nơi tạo phần lớn ATP nên số lượng nhiều hơn.
3. Câu 3. Tế bào rễ cây có lục lạp không? Có ti thể không?
   
   Đáp án: Tế bào rễ thường không có lục lạp (không tiếp xúc ánh sáng, không quang hợp) nhưng có ti thể để hô hấp.