1. Tìm hiểu trong sinh giới có những hình thức phân chia tế bào nào? Tế bào tăng trưởng đến một giai đoạn nhất định thì bước vào quá trình phân chia tế bào, gọi là sự phân bào. Trong sinh giới, có ba hình thức phân chia tế bào: Trực phân (amitosis) Nguyên phân (mitosis) Giảm phân (meiosis) 1.1. Trực phân (amitosis) Là hình thức phân bào đơn giản, chủ yếu có ở sinh vật bậc thấp như vi khuẩn, động vật nguyên sinh, giúp gia tăng số lượng tế bào. Trực phân không có sự hình thành thoi phân bào và nhiễm sắc thể kích thước hiển vi, gồm hai giai đoạn: Phân chia vật chất di truyền và phân chia bào tương. Kết quả từ một tế bào mẹ tạo ra hai tế bào con đều mang lượng chất di truyền tương đương nhau. Trước khi phân bào, lượng DNA có thể tăng gấp đôi hoặc không tăng. Sự tổng hợp DNA có thể xảy ra trước và trong cả thời gian phân bào. Ở giai đoạn phân chia bào tương, bào tương có thể phân chia cùng với nhân hoặc không phân chia tạo thành tế bào có nhiều nhân gọi là cộng bào 1.2. Nguyên phân (Mitosis) Nguyên phân là hình thức phân bào phổ biến ở sinh vật đa bào, giúp cơ thể tăng trưởng và phát triển về sau. Đây là kiểu phân chia tế bào đặc trưng ở các dòng tế bào sinh dưỡng và dòng tế bào sinh dục sơ khai ở vùng sinh sản của tuyến sinh dục. Các tế bào con được tạo ra có bộ NST giống nhau và giống tế bào mẹ (2n) ban đầu. 1.3. Giảm phân (Meiosis) Là kiểu phân chia tế bào đặc trưng chỉ có ở dòng tế bào sinh dục tại vùng chin của tuyến sinh dục, giúp duy trì nòi giống của các sinh vật. Các tế bào con là các giao tử được tạo ra có bộ NST giảm đi một nửa (n) so với TB mẹ ban đầu. 2. Trong gian kỳ có 3 pha: G1, S và G2, có loại tế bào nào không trải qua đầy đủ các pha? Trong TB phôi sớm, sự tăng trưởng Tb không diễn ra. Thay vào đó , các TB này phân chia nhanh chóng thành những TB nhỏ hơn. Chu kỳ TB phôi thai sớm không có pha G1, G2 và sự sao chép DNA xảy ra nhanh chóng. Chu kỳ TB phôi sớm chỉ có pha S luân phiên nhanh với pha M. Các TB neuron thần kinh có thời gian G1 kéo dài suốt đời người. 3. Phân bào nguyên nhiễm và giảm nhiễm trải qua các kỳ nào và ứng dụng của quá trình này. 1.1. Phân bào nguyên nhiễm trải qua các kỳ: Kỳ đầu (Prophase). Kỳ giữa (Metaphase). Kỳ sau (Anaphase). Kỳ cuối (Telophase). 1.2. Phân bào giảm nhiễm trải qua các kỳ: Lần phân bào I: + Kỳ đầu I + Kỳ giữa I +Kỳ sau I +Kỳ cuối I Lần phân bào II: + Kỳ đầu II +Kỳ giữa II +Kỳ sau II +Kỳ cuối II 4. Trình bày hoạt động của ba điểm kiểm soát trong chu kỳ tế bào. Để ngăn các tế bào sinh ra bị đột biến, chu kỳ tế bào được điều hòa chặt chẽ thông qua các điểm kiểm soát. Các điểm kiểm soát này dựa trên cơ chế kìm hãm ngược, giúp đảm bảo một giai đoạn nào đó trong chu kỳ tế bào không được diễn ra khi giai đoạn trước đó chưa hoàn tất. Khi các điểm kiểm soát này mất chức năng, tế bào tự động khởi phát đi vào quá trình apoptosis hoặc tiếp tục đi vào chu kỳ tế bào trở thành tế bào bất thường tạo khối u về sau. Có ba điểm kiểm soát ở các giai đoạn quan trọng của chu kỳ tế bào: điểm kiểm soát G1, điểm kiểm soát G2 và điểm kiểm soát ở thời kỳ phân chia M. Mỗi điểm kiểm soát có vai trò giám sát hoạt động và sự hoàn thiện của một giai đoạn nhất định trong chu kỳ tế bào. Nếu mọi quá trình diễn ra bình thừng, TB nhận được tín hiệu để bước sang giai đoạn kế tiếp. Ngược lại, TB được kích hoạt vào quá trình apoptosis. 4.1. Điểm kiểm soát G1 (điểm giới hạn R; Restriction point): Điểm kiểm soát G1 xuất hiện ở cuối giai đoạn G1, trước khi TB bước vào giai đoạn nhân đôi DNA. Điểm này có chức năng kiểm soát sự tổn thương DNA, kích thước TB, thành phần chất dinh dưỡng và sự hiện diện của các yếu tố tăng trưởng ở giai đoạn G1 trước khi TB bước vào giai đoạn S. Trong trường hợp TB không đáp ứng được yêu cầu trên, TB không tiếp tục vào giai đoạn S nữa mà bước vào giai đoạn nghỉ và thoái hóa, gọi là giai đoạn G¬0. Khi các tín hiệu tăng trưởng hay chất dinh dưỡng ở môi trường ngoại bào bị cạn kiệt, Tb không thể bước qua điểm kiểm soát R ở cuối giai đoạn G1¬ và sau đó đi vào giai đoạn G0. Để thoát khỏi giai đoạn này, tế bào cần phải tổng hợp đủ các loại protein cần thiết, trong đó có các cyclin D và Cdk4,6. Khi vượt qua được điểm R, các TB tiếp tục đi vào giai đoạn sau mà không đòi hỏi các nhân tố tăng cường cho đến khi hoàn tất chu kỳ TB. TB ung thư không có điểm kiểm soát này nên chúng vẫn tiếp tục phân chia ngay cả trong điều kiện môi trường nghèo chất dinh dưỡng. Trong chu kỳ TB, preotein retinoblastoma (pRb) là mục tiêu tác động của phức hợp Cyclin DCdk46. Protein Rb bị khử phosphoryl hóa làm tăng ái lực của protein này với nhân tố kéo dài dịch mã E2F (Elongation Factor 2) và giúp pRb bám vào E2F làm E2F mất chức năng của một nhân tố kéo dài dịch mã nên các gen cần cho pha S không được dịch mã. Cụ thể: E2F không tổng hợp được cyclin E,cyclin A và Cdk2, vì vậy phức hợp cyclin ACdk2 cần thiết cho các quá trình diễn ra tại pha S không được tạo thành. Khi có tín hiệu tăng trưởng kích hoạt phức hợp G1CyclinCdk, quá trình phosphoryl hóa của pRb được hoạt hóa, pRb được phosphoryl hóa bởi phức hợp G1CyclinCdk sẽ giải phóng ra E2F và E2F có thể thực hiện quá trình dịch mã của các gen nhất định để tổng hợp enzyme và các protein cần cho pha S. 4.2. Điểm kiểm soát G2 kiểm soát sự nhân đôi DNA Điểm kiểm soát G2 có chức năng kiểm tra sự nhân đôi DNA, độ lớn TB và sự tổn thương DNA,… trước khi TB vào thời kỳ phân chia M. Điểm kiểm soát ở thời kỳ phân chia M có chức năng kiểm tra sự gắn kết hoàn hảo của các ống vi thể tâm động vào tâm động ở các NST và sự phân ly của các NST đơn về 2 cực TB. Ở giai đoạn G2, tế bào tổng hợp Cyclin G2, G2 và Cdk kết hợp lại tạo thành phức hợp Cyclin G2Cdk. Phức hợp Cyclin G2Cdk cũng lien quan đến việc phosphoryl hóa lamine A,B và C làm NST tách ra khỏi vỏ nhân và khởi đầu cho việc vỏ nhân bị tan rã. Sự đứt gãy DNA hoặc nhân đô DNA chưa hoàn chỉnh trong giai đoạn S sẽ hoạt hóa điểm kiểm soát G2 và làm tế bào ngừng phân bào ở cuối giai đoạn G2. Ngoài ra, một số hoạt chất thực vật như vinblastine, taxol và colchisine có tác động lên điểm kiểm soát thông qua cơ chế tác động lên sự trùng hợp và sự khử trùng hợp của ống vi thể. Các đột biến trên các gen tham gia vào điểm kiểm soát này đều được tìm thấy ở nhiều dòng TB ung thư ở người. 4.3. Điểm kiểm soát ở thời kỳ phân chia M Điểm kiểm soát ở giai đoạn M, chủ yếu kiểm soát sự gắn kết NST với thoi phân bào hiện diện ở cuối kỳ giữa và trước kỳ sau, đảm bảo sự phân ly chính xác các NST đơn về 2 cực. Khi tất cả NST được gắn kết với ống vi thể tâm động của thoi phân bào, phức hợp trung gian APCCdc20 phong tỏa hoạt động của protein ức chế “securing” bằng cách kích hoạt quá trình phân hủy securing. Điều này dẫn đến kích hoạt Separase và cắt đứt các mối liên kết giữa Scc1 ở hai chromatide chị em trong phức cohesin tại tâm làm hai chromtid tách nhau ra và bị kéo về hai cực TB. 5. Tóm tắt các dấu hiệu đặc trưng của quá trình apoptosis. Apoptosis được gọi là “sự chết TB theo chương trình”. Đây là quá trình phát triển bình thường của sinh vật đa bào từ lúc phôi thai và tiếp diễn trong suốt cả cuộc đời. Đồng thời, Apoptosis cũng là cơ chế nội cân bằng giúp duy trì cân bằng quần thể TB trong mỗi mô. Apoptosis đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình ở cơ thể sinh vật đa bào như phát triển, biệt hóa, tăng sinh, nội cân bằng, điều hòa chức năng của hệ miễn dịch và loại bỏ các TB có hại. Vì vậy, sự rối loạn hay mất điều hòa trong quá trình Apoptosis sẽ dẫn đến sự hình thành một số bệnh. Trong đó, ung thứ là một bệnh mà đặc điểm TB là biểu hiện quá ít Apoptosis. Sự chết của TB theo chương trình, được diễm ra theo một trình tự biến đổi hình thái nhất định trong một quá trình được gọi là Apoptosis. Các TB chết sẽ bị kết đặc lại kể cả nhân và DNA, sau đó chúng bị phá vỡ thành những mảnh nhỏ để được các TB khác tiêu hóa.Một sự kiện quan trọng là các thành phần bên trong TB phải không được giải phóng ra môi trường chung quanh vì nếu điều này xảy ra sẽ có thể làm tổn thương đến các TB lân cận. Tất cả những biến đổi này chứng tỏ sự chết của TB phải được tiến hành theo một chương trình được kiểm soát nghiêm ngặt ngay từ trong giai đoạn phôi thai cho đến khi trưởng thành để qua đó giúp cơ thể sinh vật duy trì được số lượng và cấu trúc TB trong giới hạn bình thường. Quá trình Apoptosis là hiện tượng chết TB sinh lý có các đặc trưng như: bào quan vẫn còn nguyên vẹn và bình thường do hoạt động chuyển hóa vẫn còn, thành phần bào tương không bị rò rỉ khỏi TB vì vậy đáp ứng viêm không được tạo ra. Những thay đổi về hình thái của TB trong suốt quá trình apoptosis được chia thành 3 giai đoạn: Giai đoạn đầu: TB mất nước,co lại, tách khỏi các TB lân cận hoặc giá đỡ. Chất nhiễm sắc cô đặc, có hiện tượng nhân phân mãnh với những đoạn có kích thước từ 50200kb. Giai đoạn giữa: DNA tiếp tục phân cắt mạnh tạo thành những đoạn có kích thước là bội số của 180bp. Giai đoạn cuối: những mảnh DNA và các loại bào quan được đóng gói vào trong các túi nhỏ, nảy chồi trên màng TB, hình thành những apoptotic. Các thể apoptotic được các TB lân cận và đại thực bào bao bọc lại giúp loại bỏ. Vì các TB apoptosis được loại bỏ nhanh chóng nên quá trình này không gây viêm nhiễm. Hai thành phần chính tham gia quá trình Apoptosis :