PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU HIỆN ĐẠI

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU HIỆN ĐẠI

1- Khái quát về tế bào: Sự phát hiện ra tế bào và nghiên cứu tế bào gắn liền với sự ra đời và hoàn thiện kĩ thuật kính hiển vi. Vào nửa sau thế kỉ 17, lần đầu tiên nhà tự nhiên học ngời Hà Lan Antonie Van Leewenhoek đã quan sát thấy những sinh vật li ti trong một giọt nớc ao nhờ một kính phóng đại. Cũng cùng thời gian đó, Robert Hooke lần đầu tiên mô tả tế bào (1665), khi ông dùng kính hiển vi tự tạo quan sát tiêu bản mỏng của bần mô không sống có trong vỏ của cây gỗ và gọi các xoang nhỏ hình tổ ong trong đó là tế bào. Song, một thế kỷ rỡi tiếp theo, các nhà sinh học không thể nhân biết đợc ý nghĩa của tế bào. Năm 1838 nhà thực vật học Matthias Schleiden nghiên cứu mô thực vật và đã phát triển quan niệm mà ng y nay chúng ta gọi là thuyết tế bào. Ông đã khẳng định rằng mọi thực vật đều gồm các cụm tế bào riêng biệt, độc lập, có đặc tính cụ thể. Năm 1839, Theodor Schwann đã thông báo rằng mọi mô động vật cũng bao gồm các cá thể tế bào. Thuyết tế bào (cell theory) theo quan điểm hiện đại gồm ba nguyên lý sau đây: - Mọi sinh vật đều gồm một hoặc nhiều tế bào, trong đó xảy ra các quá trình chuyển hoá vật chất và tồn tại tính di truyền. - Tế bào là sinh vật sống nhỏ nhất, là đơn vị tổ chức cơ bản của mọi cơ thể sống. - Tế bào chỉ xuất hiện nhờ quá trình phân chia tế bào tồn tại trớc. Mặc dù sự sống có thế đã tiến hoá một cách tự phát trong môi trờng của quả đất nguyên thuỷ, các nhà sinh học đã kết luận rằng hiện nay không có thêm tế bào nào xuất hiện một cách tự phát. Đúng hơn, sự sống trên hành tinh thể hiện một dòng thế hệ liên tục từ các tế bào nguyên thuỷ đó. Ngày nay, với sự ra đời của kính hiển vi điện tử cùng với các phơng pháp nghiên cứu hiện đại ngời ta đã nghiên cứu kĩ tế bào ở nhiều gốc độ và các cấu trúc bên trong tế bào với mục đích phục vụ tốt hơn đời sống con ngời. Dựa vào các đặc điểm hình thái, cấu trúc ngời ta chia tế bào làm hai nhóm cơ bản là: 1.1- Tế bao nhân sơ (prokaryote): bao gồm vi khuẩn thật (eubacteria) và vi khuẩn cổ (archaebacteria). Prokaryote là những tế bào sống đơn giản nhất, nhân cha có màng bao bọc gọi là nhân sơ, tế bào chất không có các bào quan có màng bao bọc. Prokaryote thờng có đờng kính khoảng 1 10 um và đợc tìm thấy ở mọi môi trờng sống, từ trong ruột động vật cho đến các suối nớc nóng axit. Hầu hết các prokaryote có thành tế bào cứng bên ngoài màng sinh chất, giúp tế bào không bị phân huỷ trong những môi tr- ờng có tính thẩm thấu thấp. Bề mặt của tế bào có nhiều lông nhung cho phép chúng gắn kết với các tế bào khác và các lông roi có thể chuyển động quay vòng giúp cho các tế bào bơi. Hầu hết các sinh vật prokaryote là đơn bào. 1.2- Tế bào nhân thực (eukaryote): bao gồm tế bào của động vật, thực vật, nấm và protista. Eukaryote có 1 Hình 1: Cấu trúc tế bào nhân sơ cấu trúc phức tạp, trong tế bào chất có các bào quan thực hiện các chức năng trao đổi chất chuyên hoá, nhân có màng bao bọc. Eukaryote có kích thớc lơn hơn prokaryote, đờng kính khoảng 10 100 um. Tế bào đợc bao bọc bởi màng bào tơng có hình dạng cuộn xoắn cao để làm tăng diện tích bề mặt. Tế bào thực vật, nấm, protista cũng có thành tế bào cứng. Ngoài ra, sự sắp xếp của các sợi prôtein thành bộ khung của tế bào giúp kiểm soát hình dạng và sự vận động của tế bào cũng nh tổ chức thực hiện nhiều chức năng trao đổi chất. Phần lớn sinh vật eukaryote là đa bào với các nhóm tế bào đợc biết hoá trong quá trình phát triển cơ thể để tạo nên các mô chuyên hoá trong cơ thể. Hình 2: Cấu tạo tế bào nhân thực Cả tế bào nhân sơ và tế bào nhân thực đều có đặc điểm cấu tạo chung là gồm 3 phần là: màng sinh chất, tế bào chất và nhân hay vùng nhân. Tuy nhiên tế bào nhân sơ và nhân thực có những khác nhau cơ bản là: tế bào nhân sơ cha có màng nhân, tế bào chất không có các bào quan có màng bao bọc nh tế bào nhân thực. 2 Hình 3: Đặc điểm cấu tạo của tế bào nhân sơ và nhân thực Tế bào nhân thực cũng nh tế bào nhân sơ đều sinh sản bằng hình thức phân bào để tạo nên các tế bào con mang đặc tính hình thái, sinh lý giống tế bào mẹ. Tế bào con bằng con đờng trao đổi chất tăng trởng khối lợng tế bào chất và nhân đáp ứng các hoạt động sống. Tế bào tăng trởng đến một mức độ nào đó thì tế bào phân chia cho ra các tế bào mới. 2- Các hình thức phân bào: Dựa vào đặc điểm sự phân chia của tế bào ngời ta chia thành các hình thức phân bào nh sau: 2.1- Trực phân (Amitosis): là hình thức phân bào đơn giản trong đó không có sự hình thành thoi tơ vô sắc nên còn gọi là phân bào không tơ. Có thể nhân phân thành hai nửa không đều nhau hoặc phân thành nhiều mảnh. Tế bào chất có thể đợc phân đôi cùng với nhân hoặc không phân chia tạo thành tế bào hai nhân hoặc đa nhân. Trực phân là hình thức phân bào chủ yếu của sinh vật bậc thấp nh vi khuẩn, động vật nguyên sinh, .ở cơ thể đa bào nó chỉ xảy ra ở các tế bào đã biệt hoá cao, các tế bào bệnh lí, các tế bào đang thái hoá hay trong điều kiện bất lợi cản trở sự hình thành thoi tơ vô sắc. Trực phân gồm hai giai đoạn chính: - Nhiễm sắc thể phân đôi. - Tế bào chất chia đôi đồng thời với sự chia đôi nhiễm sắc thể. Kết quả: Từ một tế bào mẹ tạo ra hai tế bào con đều mang bộ nhiễm sắc thể nh nhau. Sự phân đôi ở vi khuẩn diễn ra với thời gian tơng đối ngắn nhờ đó vi khuẩn sinh sản rất nhanh. 2.2- Nội phân (Endomitosis): Nội phân là một dạng biến đổi của mitosis, trong đó nhiễm sắc thể đợc nhân đôi nhng không phân chia về các tế bào con mà ở lại trong tế bào, do đó tạo thành tế bào đa bội (polyploide). Trong trờng hợp các sợi nhiễm sắc đ- ợc nhân đôi nhiều lần (do nhân đôi của ADN) nhng số nhiễm sắc thể không đổi sẽ dẫn đến hhiện tợng đa sợi (Polytene chomosome). 3 Hình 4a: Sơ đồ phân bào ở vi khuẩn Hình 4b: ảnh chụp phân bào ở vi khuẩn 2.3- Gián phân: gián phân là hình thức phân chia tế bào đặc trng cho tế bào nhân thực, có sự hình thành thoi tơ vô sắc trong quá trình phân bào, bao gồm có phân bào nguyên nhiễm (Mitosis) và phân bào giảm nhiễm (Meiosis). Phân bào nguyên nhiễm là kiểu phân chia tế bào đặc trng cho các tế bào sinh d- ỡng và tế bào sinh dục sơ khai, các tế bào con có bộ nhiễm sắc thể giống nhau và giống tế bào mẹ (2n). Phân bào giảm nhiễm là kiểu phân bào đặc trng cho các tế bào sinh dục chín, các tế bào con tạo ra có bộ nhiễm sắc thể giảm đi một nửa so với tế bào mẹ. Để tìm hiểu sâu về phân bào nguyên nhiễm và phân bào giảm nhiễm trớc hết ta tìm hiểu chu kỳ tế bào. 3- Chu kỳ tế bào (Cell cycle) - Khái niệm: chu kỳ tế bào là trỡnh t nht nh cỏc s kin m t bo tri qua v lp li gia cỏc ln nguyờn phõn liờn tip mang tớnh cht chu kỡ. V thi gian, chu kỡ t bo c xỏc nh bng khong thi gian gia hai ln nguyờn phõn liờn tip, ngha l t khi t bo c hỡnh thnh ngay sau ln nguyờn phõn th nht cho ti khi nú kt thỳc ln nguyờn phõn th hai. Ngời ta chia chu kỳ tế bào ra hai thời kỳ chính là: + Thời kỳ giữa hai lần phân chia đợc gọi là gian kỳ hay giai đoạn chuẩn bi (interphase), đợc kí hiệu là I là thời gian tế bào trao đổi chất, sinh trởng và chuẩn bị cho phân bào. Gian kỳ đợc chia làm 3 giai đoạn là: giai đoạn G1 (gap 1), giai đoạn S (synthesis) và giai đoạn G2 (gap 2). + Thời gian tiếp theo là kỳ phân bào (mitosis) hay giai đoạn phân bào đợc kí hiệu là M, là thời kỳ tế bào mẹ phân đôi cho ra hai tế bào con. 4 Hình 5: Sơ đồ về chu kỳ tế bào Trong cơ thể đa bào các tế bào đã đợc biệt hoá khác nhau để thực hiện chức năng khác nhau nên thời gian kéo dài của chu kỳ sống của chúng có nhiều thay đổi, đặc biệt là thời kỳ gian kỳ. Ví dụ tế bào ruột phân bào hai lần qua một ngày, tế bào gan phân bào hai lần qua một năm, còn tế bào nơron ở cơ thể trởng thành hầu nh không phân bào mà gian kỳ kéo dài cho đến khi tế bào chết hoặc cơ thể chết. Trung bình chu kỳ sống của đa số tế bào kèo dài từ 8 giờ đến 100 ngày. 3.1- Gian kỳ (I): Trong gian kỳ tế bào thực hiện các chức năng trao đổi chất, các hoạt động sống khác nhau, tổng hợp các ARN và ADN, các protein, các enzymvà chuẩn bị cho tế bào phân bào. Tuỳ theo đặc điểm chức năng ngời ta chia gian kỳ ra làm 3 giai đoạn hay pha liên tiếp nhau: giai đoạn G1 (gap 1), giai đoạn S (synthesis) và giai đoạn G2 (gap 2). Thời gian kéo dài của gian kỳ tuỳ thuộc vào thời gian của 3 pha G1 + S + G2, đặc biệt là giai đoạn G1 vì ở các loại tế bào khác nhau thì thời gian G1 là rất khác nhau, còn giai đoạn S và G2 tơng đối ổn định. - Pha G1: Thời gian của G1 bắt đầu ngay sau khi tế bào mới đợc tạo thành do phân bào cho đến khi bắt đầu pha S là pha tổng hợp ADN. Thời gian của pha G1 tuỳ thuộc vào chức năng sinh lí của tế bào, ví dụ đối với tế bào phôi thì thời gian của G1 = 1 giờ, đối với tế bào gan động vật có vú G1 = 1 năm, còn đối với tế bào nơron G1 có thể kéo dài suốt đời sống cơ thể. Đối với tế bào ung th thời gian G1 đợc rút ngắn rất nhiều. Ngời ta còn phân biệt Go là pha trong đó tế bào đi vào trạng thái thái hoá. Pha G1 là pha sinh trởng của tế bào vì trong pha này xảy ra sự tộng hợp các ARN và prôtêin. Trong pha G1 hàm lợng ADN và số lợng nhiễm sắc thể là ổn định mang tính đặc trng cho từng loài (ví dụ: ở ngời 2n = 46, ở tinh tinh 2n = 48, ở ruồi giấm 2n = 8 ). Nhiễm sắc thể biến đổi trạng thái kết đặc trong nguyên phân sang trạng thái dãn xoắn, kéo dài và mảnh thành sợi nhiễm sắc và chỉ có thể nhìn thấy chúng dới kính hiển vi điện tử. Mỗi nhiễm sắc thể chứa 1 phân tử ADN liên kết với prôtêin histon tạo thành sợi nhiễm sắc. Chính ở trang thái này của nhiễm sắc thể mà ADN dễ dàng thực hiện đợc các cơ chế truyền đạt thông tin di truyền, các gen ở trạng thái hoạt động chức năng, nghĩa là tổng hợp các ARN và tổng hợp prôtêin. Chính vì vậy pha G1 đợc xem là pha sinh trởng của tế bào và thực hiện những hoạt động sinh lí khác nhau. Pha G1 diễn ra sự gia tăng của tế bào chất, sự hình thành thêm của các bào quan khác nhau, sự phân hoá về cấu trúc và chức năng của tế bào (tổng hợp các prôtêin đặc thù) và chuẩn bị các tiền chất, điều kiện cho sự tổng hợp ADN ở pha S tiếp theo. Khi kết thúc pha G1 thì tế bào đi vào pha S và G2 để vào thời kỳ phân bào tuy thuộc vào các điều kiện môi trờng. Vào cuối pha G1 có một thời điểm gọi là điểm hạn định (restrictrion point), điểm R. Nếu tế bào vợt qua điểm R chúng tiếp tục đi vào pha S. Đối với các tế bào biệt hoá thì tế bào không vợt qua R mà đi vào quá trình biệt hoá tế bào. - Pha S: Pha S là pha tiếp theo pha G1 nếu tế bào vợt qua đợc điểm kiểm soát R và diễn ra quá trình tái bản ADN và nhân đôi nhiễm sắc thể. Trong pha G1 tế bào đã chuẩn bị mọi điều kiện cho pha S, vào cuối pha G1 tế bào tổng hợp một loại prôtêin đặc trng là cyclin A và nhanh chóng tích luỹ trong nhân tế bào, prôtêin cyclin A tác động cho tới cuối pha S thì biến mất. 5 Quá trình tái bản của ADN diễn ra theo nguyên tắc khuôn mẫu, bổ sung và bán bảo toàn, nhờ đó từ một ADN mẹ tái tạo ra hai ADN con hoàn toàn giống nhau. Trong quá trình tái bản, phân tử ADN nới cuộn khỏi lõi histon, trong lúc đó histon octomer biến dạng thành hai tetramer. Các histon đợc tổng hợp từ tế bào chất đợc chuyên chở vào nhân, tạo thành các octomer mới để cùng sợi kép ADN đợc tổng hợp tạo thành nuclêôxôm và từ đó tạo ra các sợi nhiễm sắc, sau đó nhiễm sắc thể kép gồm hai sợi crômatit giống hệt nhau đính với nhau ở tâm động đợc tạo thành. Thời gian kéo dài pha S tơng đối cố định (từ 6 8 giờ). Kết thúc pha S hàm lợng ADN đợc tăng gấp đôi và mỗi nhiễm sắc thể kép chứa hai phân tử ADN giống hệt nhau tạo ra hai bộ thông tin di truyền hoàn chỉnh để truyền lại cho hai tế bào con. Trong pha S còn diễn ra sự nhân đôi trung tử có vai trò đối với sự hình thành thoi phân bào sau này. - Pha G2: Pha G2 tiếp ngay sau pha S, thời gian pha này kéo dài từ 4 5 giờ. Trong pha G2 các ARN và prôtêin (tubulin) tiếp tục đợc tổng hợp chuẩn bị cho phân bào. Cuối pha G2 một prôtêin đợc tổng hợp là cyclin B và đợc tích luỹ trong nhân cho đến tiền kỳ phân bào. Cyclin B hoạt hoá enzim kinase và đóng vai trò quan trọng trong việc thực hiện quá trình phân bào nh sự tạo thành các vi ống tubulin để tạo thành thoi phân bào. 3.2- Kỳ phân bào (M): ở pha nay diễn ra sự phân chia tế bào, thời gian của pha này tơng đối ổn định và tuỳ thuộc vào từng loại tế bào. 3.2.1- Phân bào nguyên nhiễm (mitosis): - Khái niệm: Nguyên phân là hình thức phân bào phổ biến cho các dạng tế bào của cơ thể đơn bào (tế bào sinh dỡng, tế bào sinh dục sơ khai 2n), các tế bào con đợc tạo thành giữ nguyên bộ nhiễm sắc thể nh tế bào mẹ (2n). Khi t bo kỡ trung gian, s tỏi bn ca ADN dn n s nhõn ụi ca nhim sc th c din ra trong nhõn. Khi kt thỳc kỡ ny, t bo tin hnh nguyờn phõn. Trong quỏ trỡnh nguyờn phõn din ra s phõn chia nhõn v phõn chia t bo cht. Sự phân chia nhân (caryokinesis) là tiến trình nhân đôi của nhân bào gồm 4 kỳ là: kỳ đầu, kỳ giữa, kỳ sau và kỳ cuối. Còn sự phân chia tế bào chất (cytokinesis) là tiến trình phân đôi tế bào chất, là kì cuối cùng. - Sự phân chia nhân: + Kỳ đầu (prophase): Tiền kỳ đợc tiếp theo sau pha G2 của gian kỳ. Rất khó phân biệt một cách chính xác điểm chuyển tiếp này, các hiện tợng đặc trng cho tiền kỳ là: Diễn ra các biến đổi hoá lí tính của nhân (độn nhớt của tế bào chất tăng còn của nhân giảm), thể tích của nhân tăng. Chất nhiễm sắc ở gian kỳ bao gồm các sợi nhiễm sắc thể đã đợc nhân đôi qua pha S, trở nên xoắn và cô đặc lại, hình thành các nhiễm sắc thể thấy rõ dới kính hiển vi th- ờng, với số lợng, hình thái là đặc trng cho loài. Mỗi nhiễm sắc thể gồm 2 crômatit (2 nhiễm sắc tử chị em) đợc dính với nhau ở tâm động (centromere). 6 Màng nhân và hạch nhân có nhiều thay đổi. Hạch nhân giảm thể tích, phân rã và biến mất, màng nhân đứt ra thành nhiều đoạn và biến thành các bóng không bào bé phân tán trong tế bào chất. Hình thành bộ máy phân bào: đa số tế bào động vật bộ máy phân bào gồm 2 trung tử (centrile) và vùng quan trung tử (pericentriole), qua pha S trung tử đợc nhân đôi thành 2 cặp trung tử con. Do sự hoạt hoá của chất quanh trung tử tubulin trong tế bào chất trùng hợp hoá thành các vi ống tubulin. Các vi ống xếp phóng xạ quanh trung tử mới tạo thành sao phân bào (aster). Hai sao di chuyển về 2 cực tế bào, giữa 2 sao các vi ống phát triển sắp xếp thành hệ thống ống có dạng hình thoi gọi là thoi phân bào. Cấu tạo nên thoi có 2 dạng vi ống chạy từ sao của cực này đến sao của cực kia. Các vi ống chạy liên tục từ cực này đến cực kia gọi là vi ống cực (sợi cực), còn các sợi nối với tâm động của nhiễm sắc thể ở vùng xích đạo của tế bào gọi là các vi ống tâm động (hay sợi tâm động). Đến cuối kì đầu khi màng nhân biến mất thì bộ máy thoi có hai sao đã đợc hình thành. Tế bào thực vật bậc cao không quan sát thấy trung tử, nhng ở vùng cạnh nhân vẫn có vùng đậm đặc tơng tự vùng quan trung tử và vai trò của chúng là hoạt hoá sự tạo thành tubulin hình thành thoi phân bào ở tế bào thực vật, vì vậy đợc gọi là phân bào không sao. + Kỳ giữa (Metaphase): Kỳ giữa sớm (prometaphase): bắt đầu khi màng nhân tiêu biến thành các bóng nhỏ phân tán trong tế bào chất quanh thoi phân bào. Tâm động của mỗi nhiễm sắc thể hình thành nên thể động (Kinetochore). Các cấu trúc này năm cả hai phía đối lập và t- ơng tác với thoi phân bào, kích thích sự di chuyển rung động (hay chuyển động rung) của nhiễm sắc thể. Thoi phân bào hình thành lúc đầu ở vùng cạnh màng nhân, khi màng nhân biến mất thì nó di chuyển chiếm ngay vị trí trung tâm. Các nhiễm sắc thể mang trung tiết (centromere) kẹp lấy trung tiết có kích thớc khoảng 1um. Tâm động của nhiễm sắc thể đợc đính với các sợi của thoi. Nh vậy nhiễm sắc thể đợc xếp nằm thẳng góc với các sợi thoi phân bào, còn tâm động có vị trí đối mặt vớiầhi sao ở hai cực, mỗi phía có một tâm động. Kỳ giữa chính (Metaphase): ở phần trung tâm của tế bào tạo thành miền có độ nhớt (độ kết đặc) thấp hơn, gọi là mặt phẳng xích đạo. Các nhiễm sắc thể tiếp tục rút ngắn, kéo chặt đóng xoắn tới mức cực đại (có hình dạng và kích thớc đặc trng cho từng loài), di chuyển theo sợi của thoi phân bào và tập trung ở mặt phẳng xích đạo. Các sợi thoi phân bào lúc này bao gồm các sợi cực và các sợi thể động. Các sợi này xếp xen, song song với nhau ở dạng gián đoạn (nối từ nhiễm sắc thể tới trung tử ở hai cực). Một số sợi không gắn với nhiễm sắc thể nào và kéo dài liên tục giữa hai trung tử, một số sợi của thoi thì gắn với tâm động của mỗi nhiễm sắc thể đơn nằm trong nhiễm sắc thể kép. Hình dạng đặc trng của từng nhiễm sắc thể ở kỳ này rất dễ quan sát dới kính hiển vi. Do đó, các nhiễm sắc thể ở kỳ giữa thờng đợc sử dụng trong các phân tích về kiểu nhân và các nghiên cứu về di truyền. + Kỳ sau (anaphase): Đặc điểm của kỳ sau là hai nhiễm sắc tử chị em trong nhiễm sắc thể kép tách nhau ra ở tâm động và trở thành nhiễm sắc thể con độc lập. Mỗi nhiễm sắc thể con mang một tâm động riêng đính với sợi tâm động phía đối mặt với sao. Tất cả các nhiễm sắc 7 thể con cùng tách khỏi nhau và cùng thời gian di chuyển về 2 cực của tế bào. Cùng lúc đó các trung tử cũng tách xa nhau hơn khiến thoi phân bào kéo dài hơn. Cơ chế di chuyển nhiễm sắc thể về hai cực của tế bào đợc giải thích theo những cách khác nhau, trong đó có giả thuyết cho rằng do sự co ngắn của sợi tâm động (do sự giải trùng hợp của vi ống tubulin) phối hợp với sự kéo dài của các sợi cực và hẹp lại của thoi. Mặt khác ngời ta đã phát hiện ra enzim ATP aza ở các sợi thoi vô sắc và thành phần axits amin của các prôtêin của thoi này gần giống với actin của sợi cơ. Ngời ta cũng đã tính đợc tốc độ di chuyển về cực của nhiễm sắc thể khoảng 1um trong 1 phút. + Kỳ cuối (telophase): Trong kỳ này các nhiễm sắc thể con đã di chuyển tới hai cực, dãn xoắn, dài ra ở dạng mảnh và biến dạng dần dần trở thành chất nhiễm sắc nh ở gian kỳ. Thoi phân bào biến mất, đồng thời hình thành màng nhân bao quanh chất nhiễm sắc, hạch nhân đợc tái tạo, hình thành 2 nhân con trong khối tế bào chất chung. - Sự phân chia tế bào chất: Sự phân chia tế bào chất bắt đầu từ cuối kỳ sau hoặc đầu kỳ cuối và diễn ra trong suốt kỳ cuối. ở tế bào động vật sự phân chia tế bào chất đợc bắt đầu bởi sự hình thành một eo thắt lại vùng xích đạo ở giữa hai nhân. Sự hình thành eo thắt và lõm sâu của eo tiến tới cắt đôi tế bào chất là do sự hình thành một vùng co rút ở vùng xích đạo đợc cấu tạo bởi các vi sợi actin, khi vòng sợi actin co rút kéo theo phần màng sinh chất lõm thắt vào trung tâm và khi màng nối với nhau sẽ phân tách tế bào chất thành hai nửa, mỗi nửa chứa một nhân con. Mặt phẳng phân cắt tế bào chất thẳng góc với trục của thoi phân bào. Đối với tế bào thực vật đựơc bao bởi màng xenlulose làm cho tế bào không vận động đợc nên sự phân chia tế bào chất đợc thực hiện bằng sự xuất hiện một vách ngăn ở vùng trung tâm xích đạo, vách ngăn phát triển dần vào ngoại vi cho đến khi liên kết với vách tế bào và phân tách tế bào chất thành hai nửa đều chứa nhân con. Trên vách ngang phân tách 2 tế bào con phát triển hệ thống cầu nối tế bào chất tạo thành cấu trúc plasmodesma đặc trng cho tế bào thực vật. 8 Hình 6: Các kỳ nguyên phân Hình 7: Phân chia tế bào chất ở tế bào thực vật và tế bào động vật Các bào quan nh: ty thể, lục lạp, mạng lới nội chất đợc phân về hai tế bào con diễn ra ngay ở kỳ sau. Nói chung trong thời kỳ phân bào các hoạt động tổng hợp các chất, hoạt động sinh lý khác của tế bào bị dừng hoặc giảm bớt để tập trung cho sự phân bào. Nh vậy, khi thực hiện nguyên phân bình thờng từ một tế bào mẹ cho ra hai tế bào con đều mang bộ nhiễm sắc thể 2n (ở các tế bào lỡng bội) giống nhau và giống mẹ. Hình 8: Quá trình nguyên phân - Thời gian của các kỳ và sự điều chỉnh phân bào: Trong cơ thể đa bào, trong các mô mà ở đó các tế bào luôn đợc đổi mới nhờ tế bào duy trì một nhịp điệu phân bào ổn định. Bình thờng, đối với động vật có vú chu kỳ tế bào kéo dài từ 10 20 giờ, thì thời gian phân bào có thể kéo dài từ 1 đến 2 giờ. Tuy nhiên thời gian của pha phân bào không phụ thuộc vào thời gian của chu kỳ tế bào, thời gian của chu kỳ tế bào có thể dài hơn nhiều nhng thời gian phân bào vẫn tơng đối ổn định. Kỳ đầu thờng kéo dài từ 10 đến 15 phút, kỳ giữa kéo dài từ 25 35 phút, kỳ sau là ngắn nhất chỉ kéo dài từ 5 8 phút, còn kỳ cuối diễn ra trong khoảng 20 đến 25 phút. Để xác định nhịp điệu phân bào của một tập hợp tế bào ngời ta xác định chỉ số phân bào hay chỉ số mitos. Chỉ số mitos đợc tính bằng số tế bào đang phân chia trên 1000 tế bào quan sát đợc với kính hiển vi thờng. Các dạng tế bào biệt hoá khác nhau, 9 dới ảnh hởng của các nhân tố điều chỉnh khác nhau, chu kỳ sống và nhịp điệu phân bào của chúng biến đổi rất linh hoạt, rất khác nhau. Khi đề cập đến các nhân tố kiểm tra sự phân bào ngời ta thấy một nhân tố quyết định là tế bào phải trải qua pha S, nghĩa là ADN và nhiễm sắc thể phải đợc nhân đôi. Tế bào ở pha G1 muốn đi vào pha S thì phải vợt qua điểm R ở cuối pha G1, điều này tuỳ thuộc vào nồng độ của một loại prôtêin đặc trng gọi là U-prôtêin (unstable protein), thông qua cờng độ tổng hợp và tích luỹ U-prôtêin mà tế bào có thể dừng lại hoặc vợt qua điểm R đi vào pha S, pha G2 và phân bào. Vợt qua G2 cũng là điều kiện cần cho sự phân bào vì trong pha G2 tế bào tổng hợp các prôtêin cần thiết cho sự phân bào, đặc biệt là sự trùng hợp hoá các tubulin để tạo thành vi ống. Chất ức chế trung kỳ colchicin ức chế sự trùng hợp các vi ống, do đó ức chế sự tạo thoi phân bào và tế bào dừng lại ở trung kỳ. Sự chuyển tiếp từ pha G2 vào pha M còn tuỳ thuộc vào prôtêin đặc trng là cyclin B, có tác dụng hoạt hoá kinase tạo điều kiện cho việc hình thành thoi phân bào và sự tiêu biến của màng nhân. Trong cơ thể đa bào tồn tại nhiều chủng quần tế bào, mỗi chủng quần đợc đặc trng bởi nhịp điệu sinh trởng và phân bào ổn định, đợc kiểm soát bởi mối tơng quan giữa các tế bào, các mô và cơ thể. Sự ức chế tiếp xúc hay ức chế bề mặt dẫn đến sự kìm hám quá trình phân bào. Bình thơng tế bào gan không phân bào nhng khi gan bị cắt bỏ một phần thì ở phần còn lại các tế bào gan sẽ phân bào tích cực để bù đắp lại phần bị cắt bỏ. Có thể là các tế bào chết đã tiết ra một chất có tác động kích thích sự phân bào và sự phân bào sẽ diễn ra cho đến khi khối lợng gan đạt tới khối lợng nhất định thì dừng lại. Đó cũng là kiểu điều chỉnh theo cơ chế liên hệ ngợc. Sự ng th hoá là do sự trục chặc trong cơ chế điều chỉnh phân bào, các tế bào khi bị mât sự ức chế phân bào sẽ phân bào tự do không chịu sự kiểm soát chung và sự phân bào trở thành có hại cho cơ thể. - Đặc điểm của phân bào nguyên nhiễm. Phân bào nguyên nhiễm là dạng phân bào phổ biến ở Eukaryote, có hiện tợng nhiễm sắc thể tự nhân đôi, mà cơ sở của nó là quá trình tự nhân đôi của phân tử ADN trong nhiễm sắc thể. Xuất hiện thoi phân bào có vai trò hớng dẫn các nhiễm sắc thể con di chuyển về hai cực tế bào và phân chia nhiễm sắc thể về hai tế bào con. Trong tiến trình phân bào màng nhân và hạch nhân biến mất rối đợc tái tạo ở hai tế bào con, các nhiễm sắc thể đợc phân chia đều cho hai tế bào con. Kết quả của phân bào hình thành hai tế bào con và bộ nhiễm sắc thể trong mỗi tế bào con luôn là số chẵn. Mỗi tế bào con đợc tạo thành đều chứa bộ nhiễm sắc thể giống hệt nhau và giống nh ở tế bào mẹ. - ý nghĩa của phân bào nguyên nhiễm: Phân bào nguyên nhiễm là phơng thức sinh sản của tế bào trong các cơ thể đa bào. Trong cơ thể đa bào các chủng quần tế bào luôn đợc đổi mới nh tuỷ đỏ xơng, biểu mô da, biểu mô ruộtTế bào già chết đi và đợc thay thế bới các tế bào mới nhờ sự phân bào của các tế bào gốc. Phân bào nguyên nhiễm là phơng thức sinh trởng của các mô, cơ quan trong cơ thể đa bào. Các mô, cơ quan tăng khối lợng không chỉ do sự gia tăng tổng hợp các 10 [...]... trởng cơ thể và sinh Là cơ sở sinh sản hữu tính giao phối Là 19 sản sinh dỡng cơ chế tạo biến dị tổ hợp làm cho sinh vật đa dạng phong phú Hình 18: Sơ đồ quá trình nguyên phân và giảm phân Qua những nghiên cứu về các hình thức phân chia tế bào cho ta thấy, sinh vật dù phong phú và đa dạng đến đau thì cũng đều đợc cấu tạo từ tế bào và sinh trởng, phát triển, sinh sản đều nhờ sự phân bào Dựa vào những... chúng vào nhiều lĩnh vực để phục vụ đời sống con ngời, nh áp dụng để sản xuất các giống cây sinh sản sinh dỡng, nuôi cấy môVới vai trò quan trọng đó, ngày nay sự phân bào ở các loại tế bào tiếp tục đợc nghiên cứu sâu hơn để phục vụ tốt hơn cho hoạt động sống con ngời Mục lục 20 STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Nội dung 1- Khái quát về tế bào 1.1- Tế bao nhân sơ (prokaryote) 1.2- Tế bào nhân thực (eukaryote)... 1 1 2 3 3 3 4 4 5 6 6 11 16 19 nhiễm và nguyên nhiễm Tài liệu tham khảo 1- Thái Duy Ninh (2003), Tế bào học NXB Đại học S phạm 2- Nguyễn Trọng Lạng, Chu Hoàng Mậu (2004), Té bào học Tài liệu bồi dỡng thờng xuyên cho giáo viên THPT chu kỳ III 2004 2007 3- Hoang Đức Cự, Sinh học tế bào NXB Đại học Quốc gia Hà Nội 4- Sách giáo viên, sinh học 10 NC NXB Giáo dục 21 ... bội (2n) của loài, do đó đảm bảo sự ổn định bộ nhiễm sắc thể qua các thế hệ nhờ các quá trình phân bào giảm nhiễm (n), thụ tinh (2n), phân bào nguyên nhiễm của hợp tử Sự đa dạng di truyền có đợc là do hiện tợng tái tổ hợp di truyền đem lại Sự trao đổi chéo giữa hai crômatit của cặp nhiễm sắc thể kép tơng đồng đã dẫn đến tái tổ hợp gen tạo ra các biến dị tổ hợp là sơ cở làm cho sinh vật đa dạng phong... sản diễn ra khác nhau nhng cơ chế và bản chất của phân bào giảm nhiễm diễn ra giống nhau theo một mô hình chung - Mô hình chung của phân bào giảm nhiễm: 11 Phân bào giảm nhiễm (meiosis) do Boveri phát hiện lần đầu tiên vào năm 1887, nhng mãi đến những năm 30 40 của thế kỉ 20 các nhà di truyền và tế bào mới làm sáng tổ vai trò quan trọng của chúng Quỏ trỡnh gim phõn gm hai ln phõn bào liên tiếp, kt... vẫn dính với nhau qua trung tiết, còn các nhiễm sắc thể không phải chị em có trao đổi chéo thì dính với nhau qua điểm chéo Các nhiễm sắc thể tách khỏi màng nhân, màng nhân và hạch nhân tiêu biến, xuất hiện thoi và sao phân bào + Kỳ giữa I: Nhiễm sắc thể đóng xoắn tối đa, có hình dạng và kích thớc đặc trng 2n nhiễm sắc thể kép xếp thành 2 hàng trên mặt phẳng xích đạo của thoi tơ vô sắc Các nhiễm sắc... giảm nhiễm xảy ra đối với tế bào sinh dục 2n ở vùng chín của quá trình phát sinh giao tử Quá trình phân bào giảm phân gồm 2 lần phân bào liên tiếp mà nhiễm sắc thể chỉ nhân đôi một lần Trong giảm phân có hiện tơng trao đổi chéo giữa hai trong bốn crômatit của cặp nhiễm sắc thể kép tơng đồng ở kỳ đàu lần phân bào I Kết quả giảm phân hình thành các tế bào đơn bội (n) Trong giảm phân có sự phân ly của nhiễm