Chương 2 Động vật và mô tế bào động vật TS. Đặng Đức Long

MÔN H C CÔNG NGH T BÀO Đ NG V T Giáo viên: TS Đ ng Đ c Long THÔNG TIN CHUNG V L P H C • NHI M V SINH VIÊN: - Theo dõi gi ng đ c tài li u tham kh o theo hư ng d n; - Làm t p tham gia seminar; - Tham d ki m tra gi a kì thi k t thúc h c ph n • CÁCH ĐÁNH GIÁ: - Đi m báo cáo (bài t p, seminar): 20 % - Đi m thi gi a kỳ: 30 % - Đi m thi k t thúc môn h c: 50 % - Đi m c ng cho tham gia th o lu n l p: t i đa 10% CHƯƠNG TRÌNH MƠN HỌC Chương I: Giới thiệu tế bào mô động vật 1.1 Cấu trúc chức tế bào động vật 1.2 Sơ lược cấu trúc chức mô Chương II: Nuôi cấy tế bào động vật 2.1 Giới thiệu: 2.2 Phịng thí nghiệm ni cấy tế bào động vật 2.3 Kỹ thuật nuôi cấy tế bào 2.4 Các hệ thống nuôi cấy tế bào 2.5 Một số kỹ thuật liên quan 2.6 Ứng dụng kỹ thuật nuôi cấy tế bào động vật CHƯƠNG TRÌNH MƠN HỌC (tiếp) Chương III: Công nghệ hỗ trợ sinh sản 3.1 Giới thiệu 3.2 Kỹ thuật chuẩn bị giao tử 3.3 Kỹ thuật hỗ trợ thụ tinh 3.4 Cấy truyền phôi 3.5 Một số kỹ thuật liên quan Chương IV: Công nghệ tạo dịng vơ tính 4.1 Giới thiệu 4.2 Các q trình sinh học cơng nghệ tạo dịng 4.3 Các kỹ thuật tạo dòng in vitro 4.4 Một số khiếm khuyết động vật tạo dòng vơ tính 4.5 Ứng dụng tạo dịng vơ tính động vật 4.6 Vấn đề tạo dịng vơ tính người CHƯƠNG TRÌNH MƠN HỌC (tiếp) Chương V: Tế bào gốc 5.1 Giới thiệu 5.2 Tế bào gốc phôi (Embryonic Stem Cell) 5.3 Tế bào gốc trưởng thành (Adult Stem Cell) Chương VI: Động vật biến đổi gen 6.1 Giới thiệu 6.2 Phương pháp biến đổi gen động vật 6.3 Định hướng gen chuyển 6.4 Ứng dụng động vật biến đổi gen y học 6.5 Ứng dụng khác động vật biến đổi gen GiỚI THIỆU VỀ CƠNG NGHỆ TẾ BÀO ĐỘNG VẬT • Cơng nghệ tế bào động vật chuyên ngành với mục đích khơng tìm hiểu cấu trúc, chức biểu loại tế bào động vật mà phát khai thác khả tế bào mục đích y học cơng nghiệp • Cơng nghệ tế bào động vật quan tâm đến cơng nghệ tạo phát triển dịng loại tế bào biệt hóa với khả hữu ích, tối ưu hóa việc ni cấy tế bào quy mơ cơng nghiệp, điều tiết khả chúng sản xuất protein dùng dược phẩm, v.v GiỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ TẾ BÀO ĐỘNG VẬT • Một số thành tựu điển hình Cơng nghệ tế bào động vật -Hỗ trợ sinh sản: năm 1982, Brackett cộng nuôi sử dụng tế bào trứng chín in vivo, sau thử nghiệm kỹ thuật in vitro fertilization (IVF) đời bê từ ống nghiệm giới; sau lồi động vật khác Đến có hàng triệu em bé đời thụ tinh ống nghiệm Rồi việc tạo dòng (cloning) động vật trưởng thành vào năm 1997 (cừu Dolly) - Động vật biến đổi gen: để tạo sản phẩm không truyền thống thuốc, nguồn cung cấp tế bào mô, v.v - Công nghệ tế bào gốc - Chẩn đoán bệnh - Liệu pháp Gen CHƯƠNG 2: TẾ BÀO VÀ MÔ ĐỘNG VẬT 2.1 Cấu trúc chức tế bào động vật CHƯƠNG 2: TẾ BÀO VÀ MÔ ĐỘNG VẬT 2.1 Cấu trúc chức tế bào động vật 2.1.1 Màng tế bào: -Tế bào bao bọc bên màng sinh chất (plasma membrane) màng tế bào (cell membrane) Trong tế bào động vật cịn có hệ thống nội màng (internal membrane) phức tạp, tạo quan bên a/ Cấu trúc: Màng tế bào dầy khoảng 7,5–10 nm điều khiển dòng chuyển động phân tử tế bào chất môi trường ngoại bào Màng bao gồm cấu trúc lớp đơi phospholipid với nhiều protein khảm Cấu trúc lớp đôi lipid làm cho màng thấm cho phân tử khơng phân cực chất hịa tan lipid, khơng thấm ion tích điện CHƯƠNG 2: TẾ BÀO VÀ MÔ ĐỘNG VẬT 2.1 Cấu trúc chức tế bào động vật 2.1.1 Màng tế bào: a/ Cấu trúc CHƯƠNG 2: TẾ BÀO VÀ MÔ ĐỘNG VẬT 2.1.2 Nhân tế bào: b/ DNA chu kì tế bào: -Phase G2 (gap two phase) : từ - giờ, sau phase S kéo dàì đến phase M Phase hoàn tất yếu tố cần thiết để tế bào phân chia: hình thành trung thể, tích trữ lượng, tổng hợp RNA, tubulin tạo thoi vô sắc protein cần thiết khác - Một vài nhân tố xác định kiểm sốt q trình phân chia, gồm nhóm cyclin kinase phụ thuộc cyclin (cyclin dependent kinase – CDK) Các nhân tố khởi động cảm ứng tế bào vào trình phân chia: -Trong suốt phase Gl, cyclin D E gắn vào CDK tương ứng Những phức hợp làm tế bào vào phase S -Cyclin A gắn vào CDK tương ứng nó, điều làm tế bào chuyển từ phase S sang phase G2, đồng thời sản xuất cyclin B Cyclin B gắn vào CDK tương ứng nó, làm tế bào chuyển từ phase G2 sang phase M CHƯƠNG 2: TẾ BÀO VÀ MÔ ĐỘNG VẬT 2.1.2 Nhân tế bào: b/ DNA chu kì tế bào: - Phase M (Mitosis phase) kéo dài từ - giờ, xảy sau phase G2 hoàn thành chu kì tế bào Sau phân chia nhân (karyokinesis) tế bào chất (cytokinesis), tế bào ban đầu tạo thành hai tế bào chị em giống hệt Phase gồm bốn kì : -Kì đầu (Prophase) : bắt đầu NST co ngắn, xoắn lại, nhân màng nhân biến mất; trung thể di chuyển phía đối diện tế bào hình thành thoi vô sắc; NST kép chứa hai NST đơn gắn vào thoi vơ sắc tâm động -Kì (Metaphase) : NST co ngắn cực đại, dàn thành hàng mặt phẳng xích đạo thoi vơ sắc -Kì sau (Anaphase) : hai NST NST mẹ tách tâm động tiến hai cực tế bào -Kì cuối (Telophase): vi ống tế bào bị khử polymer hố, kích thích phân chia tế bào chất (cytokinesis), hình thành hai tế bào giống Màng nhân tái hình thành bao bọc vùng NST cô đặc Các nhân bắt đầu xuất CHƯƠNG 2: TẾ BÀO VÀ MÔ ĐỘNG VẬT 2.1.2 Nhân tế bào: c/ Sự giảm phân hình thành giao tử: - Đây trình phân chia đặc biệt tế bào để tạo trứng tinh trùng, chúng chia thành hai giai đoạn, gồm : giảm phân I giảm phân II Giảm phân I Prophase I : nhân biến mất, hình thành sợi tơ vơ sắc, bắt cặp NST tương đồng Có khác chủ yếu xảy prophase với prophase nguyên phân cặp chromatid kết đôi với cặp tương đồng chúng, tạo thành bốn, chứa hai NST tương đồng ban đầu hai chúng Sự trao đổi chéo thường xảy thời gian này, tạo đa dạng di truyền gen Trao đổi chéo trình mà hai NST tương đồng chuyển đoạn nhỏ cho Prophase I có kiện độc - bắt cặp (bởi chế chưa khám phá) NST tương đồng Sự tiếp hợp trình nối NST tương đồng tái Kết trình bốn kết nối từ hai chromatid NST tạo cấu trúc dày (4 chuỗi) CHƯƠNG 2: TẾ BÀO VÀ MÔ ĐỘNG VẬT 2.1.2 Nhân tế bào: c/ Sự giảm phân hình thành giao tử: Metaphase I : Các bốn xếp hàng dọc trung tâm tế bào theo xích đạo thoi vơ sắc Các sợi tơ vơ sắc gắn vào vùng trung đoạn cặp NST tương đồng Các kiện metaphase khác giống nguyên phân Anaphase I: Xảy bốn tách kéo hai cực đối diện sợi tơ vô sắc Các trung đoạn anaphase I nguyên vẹn Trong suốt pha cặp chromatid tách khỏi - (một tế bào) Telophase I : Mỗi tế bào chứa hệ thống NST hồn hảo với hình thành cặp chromatid - (2 tế bào) Telophase I tương tự telophase nguyên phân, trừ khác biệt: hệ thống NST (được bản) “tế bào” Tuỳ vào lồi, màng nhân có thể, khơng thể tạo thành, số tế bào động vật xảy phân chia trung thể pha CHƯƠNG 2: TẾ BÀO VÀ MÔ ĐỘNG VẬT 2.1.2 Nhân tế bào: c/ Sự giảm phân hình thành giao tử: Giảm phân II - Prophase II: Tiếp tục di chuyển cặp chromatid phía trung tâm tế bào - (2 tế bào) Màng nhân (nếu chúng hình thành telophase I) tan sợi tơ vô sắc tái hình thành Các trình khác giống prophase nguyên phân -Metaphase II: Các cặp chromatid xếp hàng dọc theo trung tâm tế bào (hai tế bào) Metaphase II tương tự nguyên phân -Anaphase II: Các cặp chromatid tách di chuyển NST đơn phía hai cực đối diện (2 tế bào) -Telophase II: Mỗi hai tế bào bắt đầu tách nửa sản xuất thêm hai thành bốn tế bào Mỗi số bốn tế bào chứa 1/2 số lượng NST bình thường Telophase II tương tự telophase nguyên phân Cuối phân chia tế bào chất CHƯƠNG 2: TẾ BÀO VÀ MÔ ĐỘNG VẬT 2.1.2 Nhân tế bào: c/ Sự giảm phân hình thành giao tử: CHƯƠNG 2: TẾ BÀO VÀ MÔ ĐỘNG VẬT 2.1.2 Nhân tế bào: d/ Y học nhân tế bào: -Lệch bội lẻ (Aneuploidy) định nghĩa bất thường số lượng NST chúng phát nhanh kiểu nhân tam nhiễm (trisomy) hay đơn nhiễm (monosomy), ví dụ hội chứng Down có tới ba NST 21 Tế bào bị biến đổi khả đáp ứng lại tín hiệu điều hồ kiểm sốt chu trình tế bào - Ung thư bệnh lí ác tính, kết thay đổi trình phát triển tế bào Bình thường tế bào phát triển, phân chia chết theo chương trình apoptosis, quy trình trì cân ổn định chế sinh học mô Khi bị kích thích gây đột biến, tế bào bắt đầu tăng sinh cách vơ hạn, hình thành nên khối u CHƯƠNG 2: TẾ BÀO VÀ MÔ ĐỘNG VẬT 2.1.3 Tế bào chất (Cytoplasm) Vật liệu tế bào bên nhân gọi tế bào chất, với ba thành : bào quan (organelle), chất vùi (inclusion) xương tế bào (cytoskeleton) Thành phần dịch gọi bào tương (protoplasm; cytosol) Sự tương ac bào quan giúp tế bào thu nhận, giải phóng ngun liệu, tổng hợp protein tiêu hố nội bào a/ Bào quan Một số bào quan có màng gồm : ti thể (mitochondria), mạng lưới nội chất nhám (endoplasmic reticulum), máy Golgi, lysosome peroxisome; số bào quan khác khơng có màng bao gồm khung tế bào (cytoskeleton), vi sợi (microvilli), vi ống (microtubule), trung thể (centrole) ribosome b/ Chất vùi Chất vùi yếu tố tích tụ tạm thời bào tương, khơng chuyển hóa glycogen, giọt lipid, hạt sắc tố, trung tử (centriole), trung thể (centrosome) CHƯƠNG 2: TẾ BÀO VÀ MÔ ĐỘNG VẬT 2.1.3 Tế bào chất (Cytoplasm) c/ Bộ xương tế bào - Vi ống (microtubule): Vi ống ống hình trụ rỗng thẳng, đường kính khoảng 25 nm, thấy động vật thực vật Chiều dài vi ống thay đổi khác nhau, dài gấp 1000 lần đường kính Vi ống cấu tạo từ protein tubulin (những dimer αtubulin β-tubulin) tuỳ theo cần thiết, chúng nhanh chóng tập hợp lại phân rã (ví dụ, trường hợp hình thành thoi vô sắc phân bào) Ngược với vi sợi, vi ống cứng hoạt động cấu trúc nâng đỡ tế bào, đồng thời hình thành nên khung tế bào (cytoskeleton) Đôi chúng tham gia vào vận chuyển chất từ chỗ đến chỗ khác bên tế bào CHƯƠNG 2: TẾ BÀO VÀ MÔ ĐỘNG VẬT 2.1.3 Tế bào chất (Cytoplasm) c/ Bộ xương tế bào - Sợi trung gian (intermediate filament): Những sợi có đường kính trung bình 10 nm, nên gọi sợi trung gian hay sợi dày hệ sợi xương Đây thành phần xương tế bào, :iung tập hợp từ protein khác Kích thước vi sợi vi ống trung bình từ -10 nm Sợi trung gian với vi sợi vi ống giữ vai trò quan trọng hợp cấu trúc, hình dạng tế bào di chuyển bào quan Đặc biệt, sợi trung gian có vai trị quan trọng chống lại stress học CHƯƠNG 2: TẾ BÀO VÀ MÔ ĐỘNG VẬT 2.1.4 Chất ngoại bào (Extra Cellular Matrix- ECM) Chất ngoại bào mạng lưới tổ chức đại phân tử bao quanh tế bào Nói chung, chúng gồm chất vơ định hình (chứa glycosaminoglycan-GAG, proteoglycan glycoprotein) sợi (fiber) Protein bám màng C u trúc màng sinh ch t CHƯƠNG 2: TẾ BÀO VÀ MÔ ĐỘNG VẬT 2.1.4 Chất ngoại bào (Extra Cellular Matrix- ECM) Chức chất ngoại bào: • Giúp tế bào liên kết với tạo nên mô định • Giúp tế bào thu nhận thông tin a/ Các mối liên kết ngoại bào: mối liên kết tế bào với tế bào tế bào với chất tế bào có mức độ tiếp xúc với mơi trường: (1) với ligand hịa tan (các hormone cytokine); (2) với tế bào khác; (3) với khn ngoại bào (ECM) Khơng có tiếp xúc này, tế bào chết tín hiệu apoptosis ECM nơi chứa nhiều hormone kiểm soát tăng trưởng biệt hóa tế bào CHƯƠNG 2: TẾ BÀO VÀ MÔ ĐỘNG VẬT 2.1.5 Apoptosis • Khái niệm • Chức CHƯƠNG 2: TẾ BÀO VÀ MƠ ĐỘNG VẬT 2.1.5 Apoptosis • So sánh apoptosis necrosis (hoại tử) Nét khác biệt phá hủy màng bào tương phóng thích tất thành phần tế bào hoại tử, khởi phát q trình viêm lan rộng Trong apoptosis, màng bào tương nguyên vẹn kết thúc q trình thực bào nên khơng khởi phát q trình viêm CHƯƠNG 2: TẾ BÀO VÀ MƠ ĐỘNG VẬT 2.1.6 Telomere lão hóa tế bào (Senescence) • Lão hóa tế bào (senescence) tượng tế bào phân lập trở nên bị hạn chế khả phân chia môi trường (nuôi cấy) 2.2 Sơ lược cấu trúc chức mô ... tế bào mô, v.v - Công nghệ tế bào gốc - Chẩn đoán bệnh - Liệu pháp Gen CHƯƠNG 2: TẾ BÀO VÀ MÔ ĐỘNG VẬT 2. 1 Cấu trúc chức tế bào động vật CHƯƠNG 2: TẾ BÀO VÀ MÔ ĐỘNG VẬT 2. 1 Cấu trúc chức tế bào. .. tích điện CHƯƠNG 2: TẾ BÀO VÀ MÔ ĐỘNG VẬT 2. 1 Cấu trúc chức tế bào động vật 2. 1.1 Màng tế bào: a/ Cấu trúc CHƯƠNG 2: TẾ BÀO VÀ MÔ ĐỘNG VẬT 2. 1.1 Màng tế bào: b/ Tính chất: Màng tế bào có tính... chất ngoại bào với xương tế bào CHƯƠNG 2: TẾ BÀO VÀ MÔ ĐỘNG VẬT 2. 1.1 Màng tế bào: d/ Thông tin tế bào CHƯƠNG 2: TẾ BÀO VÀ MÔ ĐỘNG VẬT 2. 1.1 Màng tế bào: e/ Màng tế bào số tình trạng bệnh lý: