Chu kỳ tế bào và nguyên phân

Chu kỳ tế bào nguyên phân Nguyên phân (mitosis) trình phân chia tế bào tế bào tạo có số lượng nhiễm sắc thể giống với tế bào bố mẹ Kiểu phân bào đặc trưng cho tế bào soma, kể tế bào sinh dục (2n) pha sinh sản phát sinh giao tử động-thực vật (mục IV.2), xảy theo cấp số nhân với công bội 2, nghĩa là: từ tế bào ban đầu trải qua k lần nguyên phân liên tiếp cho 2k tế bào giống Nhờ mà thể lớn lên tế bào thể thường xuyên đổi Quy luật phân bào minh họa đơn giản sau: 1→ → → → 16 → 32 → 64 → 128 → 256 → 512 → Chu kỳ tế bào (cell cycle) Quá trình nguyên phân lặp lại theo chu kỳ gọi chu kỳ nguyên phân hay chu kỳ tế bào (cell cycle) Nguyên phân phần toàn chu kỳ tế bào tế bào trải qua nguyên phân (như hợp tử, tế bào phôi, tế bào thuộc mô sinh trưởng hay mô phân chia; hình 3.7a) Nói chung, chu kỳ tế bào bao gồm hai giai đoạn nguyên phân (ký hiệu: M), phần tương đối nhỏ toàn chu kỳ (a) (b) Hình 3.7 (a) Sự phân chia tế bào chóp rễ hành tây (Allium cepa) (b) Sơ đồ tổng quát chu kỳ tế bào tế bào, phần lại chu kỳ tế bào gọi kỳ trung gian (interphase) Gọi kỳ trung gian nằm hai lần phân chia liên tiếp Đây giai đoạn tế bào diễn hoạt động chuyển hóa cao độ, tổng hợp tái vật chất di truyền - DNA, chuẩn bị tích cực cho tế bào bước vào nguyên phân Nó chia thành ba phần, gọi G1, S G2 Như vậy, theo nguyên tắc, chu kỳ tế bào bao gồm bốn giai đoạn theo thứ tự sau (hình 3.7b): (1) G1 (first gap) = giai đọan khởi đầu tế bào sinh trưởng, chuyển hóa chuẩn bị cho tái gene; (2) S (DNA synthesis) = tổng hợp DNA (về chi tiết, xem chương 5); (3) G2 (second gap) = chuẩn bị cho trình nguyên phân; (4) M = nguyên phân (mitosis) Thời gian giai đoạn khác chu kỳ tế bào khác cách đáng kể, tùy thuộc vào loài, kiểu tế bào, nhiệt độ nhân tố khác Chẳng hạn, thời lượng tương ứng với bốn giai đoạn G1, S, G2 M tế bào máu trắng người phân chia 11, 7, (thời gian toàn 24 giờ) Khi hợp tử vừa hình thành hay thể sinh trưởng, chu kỳ lặp lại nhiều lần để hình thành nên cá thể với hàng tỷ tế bào Một số kiểu tế bào trưởng thành, tế bào thần kinh tế bào giữ nguyên kỳ trung gian, thực chức biệt hóa thể lúc chết không phân chia nữa; giai đoạn gọi pha G0 Tuy nhiên, số tế bào từ pha G0 quay lại vào chu kỳ tế bào Mặc dù hầu hết tế bào lympho máu người pha G0, có kích thích thích hợp bắt gặp kháng nguyên phù hợp chẳng hạn, chúng bị kích thích để quay lại chu kỳ tế bào Có thể nói, G0 không đơn vắng mặt tín hiệu cho nguyên phân mà ức chế hoạt tính gene cần thiết cho nguyên phân Các tế bào ung thư vào pha G0 định trước để lặp lại chu kỳ tế bào cách vô hạn (xem chương 5) Hình 3.8 Sơ đồ biểu diễn kỳ nguyên phân chu kỳ Nguyên phân (mitosis) Nguyên phân tự chia làm bốn giai đoạn khác nhau, diễn tiến theo trình tự sau: kỳ trước (prophase), kỳ (metaphase), kỳ sau (anaphase) kỳ cuối (telophase) Mỗi giai đoạn có nét đặc trưng riêng, đặc biệt mối liên quan với tập tính nhiễm sắc thể, nhờ mà ta xác định chúng (hình 3.8 3.9) Sau tự nhân đôi kỳ trung gian (cụ thể pha S) hoàn tất việc chuẩn bị bước vào nguyên phân (pha G2), lúc nhiễm sắc thể tiếp tục đóng xoắn kết đặc, nhờ chúng rõ dần kính hiển vi quang học Mỗi nhiễm sắc thể gồm hai chromatid chị em (sister chromatids) dính tâm động Theo nguyên tắc, chromatid hoàn toàn giống kết