(Sáng kiến kinh nghiệm) chuyên đề chu kỳ tế bào và nguyên phân

CHUYÊN ĐỀ: CHU KỲ TẾ BÀO VÀ NGUYÊN PHÂN Giáo viên viết: Lã Thị Luyến (0977.204.907) Đơn vị: Trường THPT Chuyên Lào Cai PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ I Lý chọn đề tài Chu kỳ tế bào trình ngun mảng kiến thức khó Hiện có nhiều tài liệu viết chuyên đề Tuy nhiên, hầu hết tài liệu viết rời rạc, tách bạch nhằm đưa kiến thức cách tổng quát hay trọng vào phần mảng kiến thức lớn Nhằm mục đích giúp em học sinh có kiến thức chuyên sâu phần này, qua em có tảng tốt để theo học đội tuyển HSG Tôi biên soạn chuyên đề theo cấu trúc cách chi tiết, bản, tổng hợp chuyên sâu, số dạng tập câu hỏi mà em gặp phải làm đề thi HSG cấp với hy vọng làm tài liệu đọc ôn tập cho em học sinh đội tuyển học sinh giỏi II Mục đích của chuyên đề - Hệ thống chuyên sâu kiến thức chu kỳ tế bào trình nguyên phân - Giới thiệu số câu hỏi tự luận, tập để ôn tập, củng cố khắc sâu kiến thức III Đối tượng, phạm vi áp dụng Học sinh lớp 10, đội tuyển ôn thi học sinh giỏi môn sinh cấp tỉnh đội tuyển 11, 12 ôn thi học sinh giỏi quốc gia, tham khảo q trình ơn thi đại học -1- PHẦN II: NỢI DUNG A TĨM LƯỢC LÝ THUYẾT CƠ BẢN Theo Campbell chu kỳ tế bào đời tế bào từ sinh đến phân chia xong Chu kỳ tế bào gồm hai thời kỳ xen kẽ kỳ trung gian nguyên phân Ở tế bào động vật nuôi cấy, chu kỳ tế bào kéo dài khoảng 24 Tuy nhiên, tùy loại tế bào thể mà thời gian chu kỳ tế bào thời gian pha có sự khác Thời gian chu kỳ tế bào phụ thuộc vào tốc độ phân bào giai đoạn khác sự phát triển thể Ví dụ số tế bào có chu kỳ sống ngắn tế bào sinh trưởng nhanh giai đoạn sự phát triển phôi (từ 15 đến 20 phút); tế bào ruột phân bào hai lần ngày; tế bào gan phân bào hai lần năm; tế bào thần kinh thể trưởng thành không phân bào mà kỳ trung gian kéo dài tế bào chết chết Kỳ trung gian Ở tế bào trưởng thành, kỳ trung gian chiếm khoảng 90% thời gian chu kỳ tế bào, bao gồm pha G1, S G2 Đây gia đoạn chuẩn bị sở vật chất cho sự phân chia tế bào Thời gian kéo dài kỳ trung gian phụ thuộc vào thời gian pha G1, S G2, đặc biệt G1 loại tế bào khác thời gian G1 khác cịn G2 S tương đối ổn định 1.1 Pha G1 Đây pha sinh trưởng chủ yếu tế bào Trong pha hoạt động chủ yếu tế bào tổng hợp ARN, protein, gia tăng tế bào chất, hình thành thêm bào quan làm tăng kích thước khối lượng tế bào Thời gian G1 tùy thuộc chức sinh lý tế bào Ví dụ tế bào phơi thời gian G1 giờ; tế bào gan G1 năm, tế bào thần kinh có G1 kéo dài suốt đời sống thể; tế bào ung thư thời gia G1 bị rút ngắn nhiều -2- Vào cuối pha G1 có điểm kiểm soát (điểm R) Nếu vượt qua điểm R tế bào vào pha S diễn nguyên phân, không vượt qua điểm R tế bào vào q trình biệt hóa, khơng phân chia (gọi G0) Đối với nhiều loại tế bào động vật có vú, điểm kiểm sốt G1 có lẽ quan trọng Nếu tế bào nhận tín hiệu tiếp thường hồn thành G 1, S, G2, M phân chia Nếu tế bào không nhận tín hiệu tiếp, tế bào khỏi chu kỳ bước sang trạng thái không phân chia Tại chốt thực việc kiểm tra chức tổng hợp protein hay ARN hoàn tất chưa, hoàn tất bước vào pha S Để vượt qua điểm kiểm sốt, tế bào cần có sự kích hoạt hàng loạt protein khác Một số loại prtoein protein kinaza Đây nhóm protein có khả hoạt hóa ức chế protein khác cách gắn thêm nhóm photphat Hoạt động họ protein giúp tế bào vượt qua điểm kiểm soát tiến hành phân chia Bình thường, protein kinaza ln sẵn có tế bào với nồng độ ổn định trạng thái không hoạt động Chúng chuyển sang trạng thái hoạt động gắn đặc hiệu với loại protein khác có nồng độ thay đổi theo chu kỳ tế bào gọi Cyclin Các protein kinaza gọi kinaza phụ thuộc Cyclin (viết tắt Cdk) Các Cdk kết hợp với cylcin trở thành trạng thái hoạt động, ký hiệu MPF Các MPF kích hoạt hàng loạt protein khác dẫn đến kích thích tế bào vượt qua điểm kiểm sốt Mỗi điểm kiểm sốt cần có loại Cdk Cyclin riêng để kích hoạt Ở động vật có xương sống Cyclin D kết hợp với Cdk4, Cdk6 Ở động vật có vú, việc kiểm soát chốt G1 thực hoạt động loại protein gọi P53 (vốn cảm ứng có ADN bị sai hỏng) Nếu ADN bị hư hỏng nhẹ, P53 làm cho chu kỳ tế bào tạm dừng lại pha G1 để sửa chữa ADN Nếu ADN hư hỏng nặng protein P53 hoạt hóa gen dẫn đến q trình tự chết tế bào theo chương trình Những tế bào chứa gen đột biến P53 trạng thái đồng -3- hợp, tế bào vượt qua G1 kể tế bào có sai hỏng nhẹ khơng tự chết có sai hỏng nặng tạo đột biến tái xếp lại ADN dẫn dến phát triển thành tế bào ung thư Đối với tế bào phôi sớm, chu kỳ tế bào kéo dài khoảng 30 phút đến chúng khơng có pha G1 Các yếu tố cần thiết pha G1 chuẩn bị trước có sẵn tế bào chất trứng Trong trình phát triển phơi thai, pha G1 gen hệ gen hoạt hóa khác tổng hợp nên protein đặc thù từ tạo nên dịng tế bào xoma biệt hóa môn quan khác thể Trong thể trưởng thành, mô tồn tế bào gốc (những tế bào giữ khả sinh trưởng, phân bào sản sinh tế bào biệt hóa mơ) Ví dụ tủy xương có dịng tế bào gốc máu có tiềm phân bào cho tế bào máu hồng cầu, loại bạch cầu 1.2 Pha S Diễn sau tế bào vượt qua điểm kiểm soát R Trong pha này, hoạt động chủ yếu tế bào nhân đơi ADN từ nhân đơi NST, làm cho NST chuyển từ trạng thái đơn sang trạng thái kép; Ở tế bào động vật có sự nhân đôi trung tử Ở pha này, tế bào tiếp tục tổng hợp chất cần thiết gia tăng kích thước Khi nhiễm sắc thể nhân đôi pha S, hai nhiễm sắc thể giữ nguyên trạng thái đính với nhau, hay gọi nhiễm sắc tử chị em Các nhiễm sắc tử chị em giữ với phức hệ protein cohesin, lắp ráp theo chiều dài nhiễm sắc tử chị em Protein cohesins nhiễm sắc tử chị em quan trọng trình phân chia nhiễm sắc thể, bảo vệ protein shugoshin khỏi sự phân giải sớm protein kết dính nhiễm sắc tử Ở trạng thái bình thường, cohesin bị phá huỷ muộn trình phân bào, cho phép nhiễm sắc tử chị em tách Ở phần lớn tế bào lồi động vật kỳ trung gian có q trình hình thành thoi phân bào, cấu tạo vi ống với tiểu phần protein tubulin -4- toả từ trung thể Chính sự trùng hợp giải trùng hợp tiểu phần tubulin tạo nên sự tổng hợp thoi phân bào hay trình co rút tơ vô sắc dẫn đến sự di chuyển nhiễm sắc thể kỳ sau trình phân bào Kết thí nghiệm Paul Nurse chứng xác thực cho chu kỳ tế bào điều khiển phân tử tín hiệu nằm tế bào chất Thí nghiệm tiến hành tế bào động vật có vú ni cấy Trong thí nghiệm này, hai tế bào thuộc kỳ khác cho dung hợp thành tế bào hai nhân Nếu hai tế bào khởi đầu pha S tế bào pha G1, nhân G1 bước vào pha S - tổng hợp ADN, điều thấy tín hiệu kích hoạt loại chất hóa học tế bào chất tế bào S Tương tự vậy, tế bào pha M đem dung hợp tế bào pha khác, chí pha G1, nhân pha G1 bắt đầu pha M (hình thành thoi phân bào, nhiễm sắc chất đặc cho dù lúc NST chưa nhân đôi) 1.3 Pha G2 Diễn khoảng thời gian ngắn Tế bào tiếp tục tổng hợp protein có vai trị sự hình thành thoi phân bào Cylcin, vi ống tubulin… Cuối pha G2 có điểm kiểm sốt G2, tế bào vượt qua điểm kiểm sốt bước vào ngun phân Điểm kiểm soát G2 điểm kiểm soát nghiên cứu kỹ Cylclin bắt đầu tổng hợp pha S tích lũy dần đến hết pha G2 Tại đây, Cyclin kết hợp với Cdk tạo phức hợp MPF, phức hợp kích thích tế bào nguyên phân Vào cuối pha M (kỳ sau), MPF lại kích thích sự phân hủy Cyclin, cịn lại phần Cdk không hoạt động, tế bào bước vào pha G1 -5- Pha M (nguyên phân) Nguyên phân kiểu phân bào mà từ tế bào mẹ tạo hai tế bào có NST hồn toàn giống giống tế bào mẹ ban đầu Nguyên phân xảy tế bào sinh dưỡng sinh dục sơ khai, có đặc trưng bản: xảy lần nhân đôi lần phân chia NST; tế bào tạo tiếp tục chu kỳ nguyên phân * Sự phân chia nhân 2.1 Kỳ đầu - Các sợi nhiễm sắc trở nên xoắn chặt hơn, co đặc lại thành NST riêng rẽ nhìn thấy kính hiển vi quang học - Các hạch nhân biến - Mỗi NST nhân đôi gồm hai nhiễm -6- sắc tử đính với tâm động dọc theo NST nhờ protein cohensin (sự bám dính nhiễm sắc tử) Hình Giai đoạn đầu kỳ đầu phân bào nguyên phân - Thoi phân bào hình thành Thoi gồm trung thể vi ống phát dài từ chúng Các tia phóng xạ cấu tạo từ vi ống ngắn phát từ trung thể gọi phân bào - Cuối kỳ đầu: Màng nhân vỡ thành mảnh, NST cô đặc Một số vi ống bám vào thể động thành vi ống thể động, chúng có vai trị sự di chuyển nhiễm sắc thể Các vi ống Hình Giai đoạn cuối kỳ đầucủa phân bào nguyên phân không bám vào thể động (gọi vi ống động) tương tác với từ cực đối lập thoi phân bào Trong kỳ đầu trình phân bào, nhóm phức hệ protein có tên conhensin giúp chất nhiễm sắc đóng xoắn, co ngắn thể hình thái đặc trưng Các nhiễm sắc thể đính vào thoi phân bào đầu kỳ Đầu dương tơ phân bào đính với nhiễm sắc thể qua phức hệ protein đặc biệt kinetochores – phức hệ lắp ráp vào cuối kỳ đầu 2.2 Kỳ -7- - Thường kỳ kéo dài nguyên phân Các trung thể hai phía đối lập tế bào - Các NST tập trung phiến giữa, tâm động NST nằm phiến Với NST, thể động nhiễm sắc tử bám với vi ống thể động từ hai cực đối lập Hình Kỳ phân bào nguyên phân Sự chuyển tiếp từ kỳ sang kỳ sau nguyên phân thực điểm chốt M Khi tất nhiễm sắc thể bám chắn với vi ống thoi phiến protein điều chỉnh kích hoạt Nhiều nghiên cứu cho thấy, protein điều chỉnh trường hợp Cdk Khi protein điều chỉnh kích hoạt, protein thiết lập chuỗi sự kiện phân tử kết cuối sự phân cắt cohensin làm cho nhiễm sắc thể phân ly Cơ chế đảm bảo cho tế bào tiếp thừa nhiễm sắc thể 2.3 Kỳ sau - Kỳ sau có thời gian ngắn nguyên phân - Kỳ sau bắt đầu cohensin bị phân hủy enzim Sự kiện cho phép nhiễm sắc tử chị em cặp đột ngột tách Mỗi nhiễm sắc tử trở thành nhiễm sắc thể đầy đủ - Các vi ống hoạt động chuyển động hướng cực nhiễm sắc thể, có lẽ -8- Hình Kỳ sau phân bào nguyên có hai chế, hai chế cần thiết phân có sự tham gia protein động Cơ chế thứ giả định protein động "cõng" nhiễm sắc thể bước dọc theo vi ống đầu thể động vi ống giải trùng hợp protein qua Tuy nhiên, giả thuyết Hình Vai trị cohensin phân bào nguyên phân khác tiến hành đối tượng khác lại cho nhiễm sắc thể bị "guồng" protein động cực thoi vi ống phân giã sau qua protein động Kết luận chung Hình Sự ngắn vi ống thể động tỷ lệ đóng góp hai chế di chuyển hướng cực NST thay đổi tùy loài Trong tế bào động vật phân chia, vi ống động chịu trách nhiệm sự dài tế bào kỳ sau Các vi ống động phát sinh từ cực đối lập lồng vào kỳ Trong kỳ sau đoạn lồng vào ngắn protein động bám vi ống đẩy chúng xa nhờ lượng ATP Khi vi ống đẩy nhau, cực thoi bị đẩy xa làm tế bào dài Khi vi ống dài đơn vị tubulin thêm vào đầu chồng chúng Vào cuối kỳ sau, hai cực tế bào có hai nhiễm sắc thể hồn chỉnh tương đương 2.4 Kỳ ći Trong tế bào hình thành hai nhân Màng nhân hình thành từ mảnh màng nhân cũ phận khác hệ thống nội màng Nhân xuất trở lại Các NST trở nên đặc Sự phân chia nhân từ thành hai nhân giống hệ di truyền kết thúc * Sự phân chia tế bào chất -9- Trong tế bào động vật, sự phân chia tế bào chất xảy theo trình gọi sự phân cắt Dấu hiệu bắt đầu sự phân cắt xuất rãnh phân cắt Ở phía tế bào chất rãnh có vịng vi sợi actin liên kết với phân tử miosin, chúng tương tác với làm cho vòng co lại Rãnh phân cắt ăn sâu đến tách tế bào thành hai, tế bào có nhân riêng chia dịch bào, bào quan cấu trúc tế bào Sự phân chia tế bào chất tế bào thực vật có thành xenlulo có sự khác biệt tương đối nhiều Ở kỳ cuối, túi vận tải xuất xứ từ thể gonghi di chuyển dọc theo vi ống đên trung tâm tế bào, chúng liên kết lại tạo thành vách ngăn tế bào Tấm ngăn lan rộng từ trung tâm, phát triển hai phía ngoại vi tế bào tạo nên hai tế bào con, tế bào có màng riêng rẽ Thành tế bào hình thành tế bào từ chất chứa ngăn Hình Sự phân chia cắt tế bào động Hình 10 Sự hình thành ngăn tế vật bào tế bào thực vật - 10 - - Protein (phi histon) cohesin tạo sự kết dính nhiễm sắc tử chị em nhiễm sắc thể cặp tương đồng tiếp hợp - Protein (phi histon) shugoshin bảo vệ cohesin vùng tâm động tránh sự phân giải sớm protein kết dính nhiễm sắc tử kỳ sau giảm phân I - Các protein phi histon khác giúp co ngắn sợi nhiễm sắc phân bào - Enzim phân giải cohesin để phân tách nhiễm sắc tử chị em nhiễm sắc thể cặp tương đồng kỳ sau nguyên phân giảm phân - Protein động (môtơ) liên kết enzym phân giải sợi thoi vô sắc (thành đơn phân tubulin) giúp "kéo" NST cực tế bào (một cách viết khác: protein kinesin/dynein di chuyển dọc sợi thoi vô sắc để kéo NST cực tế bào) Câu 20 Vai trò của tubulin actin phân bào tế bào tế bào động vật có khác với với vai trị của prơtêin giớng tubulin prơtêin giống actin phân đôi vi khuẩn - Trong phân bào sinh vật nhân thực: tubulin tham gia hình thành thoi phân bào di chuyển nhiễm sắc thể; actin có chức liên kết với prơtêin myosin trình phân chia tế bào chất - Trong sự phân đôi vi khuẩn: prôtêin giống actin tế bào nhân thực tham gia vào trình di chuyển NST phân bào; prôtêin giống tubulin giúp tách riêng hai tế bào vi khuẩn Câu 21 Nêu nhân tớ có tác động điều chỉnh chu kì tế bào? Hướng dẫn trả lời: * Hệ thống điều chỉnh chu kì tế bào : Gồm họ protein - kinaza phụ thuộc cylin ( Cdk - gọi tắt kinaza) có tác dụng phát động trình tiền thân cách gây photphoryl hố nhiều protein đặc trưng gốc serin treonin - 24 - - Các cyclin ( xuất theo chu kì tê bào) : đóng vai trị kiểm tra hoạt tính photphoryl hố Cdk với protein đích -> Khi Cyclin liên kết với Cdk thành phức hệ Cdk trạng thái hoạt tính Khi Cyclin tách khỏi Cdk Cdk hoạt tính -> tế bào điều chỉnh chu kì phân bào chế tổng hợp phân giải pro cyclin với chế tạo phức hệ giải phức hệ cyclin - Cdk * Các nhân tố sinh trưởng : gây hoạt hoá gen chủ yếu gen mã hoá cho cyclin Cdk * Nhân tố ức chế : ức chế hoạt tính phức hệ Cyclin- cdk Câu 22 Năm 1970, Potu Rao Robert Johnson làm thí nghiệm: - Cho lai tế bào pha G1 với tế bào pha S, nhân G1 tổng hợp ADN - Cho lai tế bào pha G2 với tế bào pha S, nhân G2 bắt đầu tổng hợp ADN có tế bào chất của tế bào pha S a Có thể rút kết luận từ thí nghiệm này? b Điều xảy kì đầu của nguyên phân thoi phân bào bị phá huỷ? Hướng dẫn trả lời: * Nhân G1 tổng hợp ADN chứng tỏ tế bào chất tế bào pha S chứa yếu tố khởi động q trình nhân đơi ADN nhân G1 - Nhân G2 không tổng hợp ADN ADN nhân đôi, tế bào có chế kiểm sốt ngăn cản việc bắt đầu pha S trước diễn nguyên phân Cơ chế kiểm sốt khơng cho tế bào pha G2 quay lại pha S chặn ADN nhân đơi chưa qua ngun phân * Ở kì đầu nguyên phân thoi phân bào bị phá huỷ NST khơng di chuyển tế bào tạo tế bào tứ bội NST nhân đôi Câu 23: Những năm 1970, nhà khoa học làm thí nghiệm: - 25 - - Cho dung hợp tế bào pha G1 với tế bào pha S, thấy nhân của tế bào pha G1 bước vào pha S - Cho dung hợp tế bào pha G1 với tế bào pha M, thấy tế bào pha G1 bước vào pha M Có thể rút kết luận từ thí nghiệm này? Giải thích kết ? Hướng dẫn trả lời: - Cho dung hợp tế bào G1 với tế bào S thấy pha S, dung hợp tế bào pha G1 với tế bào M thấy M Điều chứng tỏ, việc chuyển tiếp giai đoạn q trình phân bào khơng phụ thuộc vào trạng thái NST mà phụ thuộc vào chất xúc tác có tế bào chất - Các chất có tế bào chất xúc tác trình chuyển tiếp giai đoạn trình phân bào Cyclin enzim Kinaza phụ thuộc Cyclin (Cdk) - Trong chu kì tế bào, có điểm chốt để điều khiển trình phân bào Những tế bào không qua điểm chốt bị dừng lại Muốn qua điểm chốt, tế bào chất tế bào cần sự có xúc tác Cdk tương ứng Nhưng Cdk thường bất hoạt ko liên kết với Cyclin nên tế bào chất cần có phức hợp CdkCyclin tương ứng - Khi dung hợp tế bào G1 với S, tế bào chất S có phức hợp Cdk-Cyclin tương ứng cho việc vượt qua điểm chốt cuối G1 để vào S nên tế bào G1 vào pha S - Khi dung hợp tế bào G1 với M, tế bào chất M có phức hợp CdkCyclin tương ứng cho việc vượt qua điểm chốt đầu M để vào M nên tế bào G1 vào pha M Câu 24: Tế bào hồng cầu gà có nhân nhân bị bất hoạt Tế bào Hela- tế bào được tách từ mô ung thư của người bệnh, có khả tích cực tổng hợp protein, phân chia khơng ngừng Nêu thí nghiệm sử dụng hai tế bào để thấy được liên quan mật thiết nhân tế bào chất? - Thí nghiệm: Lai hai tế bào với tế bào lai - 26 - - Kết quả: Tế bào lai vừa tổng hợp protein người, vừa tổng hợp protein gà - Giải thích: Các nhân tố hoạt hóa gen tế bào chất tế bào Hela mở gen gà tế bào lai nên tế bào lai tổng hợp pr gà Từ cho thấy liên quan mật thiết nhân tế bào chất Câu 25 a Cho khối u được xuất phát từ tế bào bị đột biến nhiều lần dẫn đến khả điều hoà phân bào, giải thích tại tần số người bị bệnh ung thư người già cao so với người trẻ b Thực nghiệm cho thấy, nuôi cấy tế bào bình thường của người mơi trường nhân tạo đĩa petri (hộp lồng) tế bào tiếp tục phân bào tạo nên lớp đơn bào phủ kín toàn bề mặt đĩa petri Tuy nhiên, lấy tế bào bị ung thư của loại mô nuôi cấy điều kiện tương tự tế bào ung thư sau phân bào phủ kín bề mặt đĩa petri tiếp tục phân chia tạo thành nhiều lớp tế bào chồng lên Từ kết này, cho biết đột biến làm hỏng chế của tế bào khiến chúng tiếp tục phân chia không ngừng Giải thích Hướng dẫn trả lời: a Đột biến gen thường phát sinh sai sót q trình nhân đôi ADN Do vậy, tế bào nhân đôi nhiều tích luỹ nhiều đột biến Ở người già số lần phân bào nhiều so với người trẻ nên nhân đôi ADN nhiều hơn, dẫn đến xảy nhiều đột biến so với người trẻ tuổi Người già tiếp xúc nhiều với tác nhân đột biến, hệ miễn dịch suy yếu không đủ khả phát tiêu diệt tế bào ung thư khiến khối u dễ phát triển b Các tế bào ung thư bị hỏng chế tiếp xúc nên số lượng tế bào đông đúc khơng ức chế sự phân bào Khi tế bào phân chia tạo thành nhiều lớp chồng lên tế bào bình thường phân chia chúng chiếm hết diện tích bề mặt dừng lại tiếp xúc trực tiếp với tế bào bên cạnh - 27 - Câu 26: Các nhà khoa học cho khối u gây bệnh ung thư người được phát sinh từ tế bào bị đột biến Dựa sở cho biết mô thể người hay bị ung thư yếu tố ảnh hưởng đến khả phát sinh ung thư? Giải thích Hướng dẫn trả lời: - Các loại mơ biểu bì hay bị ung thư biểu bì lót quan nội tạng: phổi, ruột vv Các tế bào chúng liên tục phân chia để thay tế bào chết bị tổn thương nên khả phát sinh tích luỹ đột biến cao tế bào khác Vì đột biến gen thường hay phát sinh q trình nhân đơi ADN Do vậy, tế bào nhân đơi nhiều tích luỹ nhiều đột biến - Các yếu tó ảnh hưởng đến khả phát sinh ung thư: Tuổi tác: tuổi cao tế bào phân chia nhiều lần có nhiều thời gian tiếp xúc với tác nhân gây đột biến - Tác nhân gây đột biến: Nếu tiếp xúc nhiều với tác nhân đột biến loại gia tăng tần số đột biến khả tích luỹ đột biến Câu 27 a Chỉ đặc điểm của tế bào ung thư ác tính? b Ứng dụng của tế bào ung thư công nghệ sản xuất kháng thể đơn dòng thể nào? Hướng dẫn trả lời: a - Vượt qua chế kiểm soát phân bào, dẫn đến sự phân chia không giới hạn - Khả tự tổng hợp yếu tố sinh trưởng riêng mình, khơng phụ thuộc nguồn khác - Vượt qua chế ức chế phân chia mật độ - Mất khả phụ thuộc neo bám, dẫn đến sự di chuyển tự thể - 28 - b - Tế bào ung thư ứng dụng việc sản xuất kháng thể đơn dịng thơng qua kỹ thuật dung hợp tế bào lympho B sản xuất kháng thể đơn dịng có đời sống ngắn ngủi với tế bào ung thư có đời sống dài tạo dạng tế bào lai vừa sản xuất kháng thể vừa kéo dài thời gian sống Câu 28 Protein p53 có vai trị q trình điều hịa chu trình tế bào? Điều xảy gen mã hóa protein p53 bị đột biến sai hỏng? Hướng dẫn trả lời: Vai trị protein p53 chu kì tế bào - p53 protein quan trọng nằm điều hòa chu kỳ tế bào - gọi gene áp chế khối u p53 Khi có tổn thương DNA, p53 làm ngừng chu trình tế bào DNA bị tổn thương sửa chữa p53 làm cho tế bào chết theo lập trình khơng cịn khả sửa chữa DNA - Nếu đột biến gen xảy gen mã hóa p53 làm cho protein p53 hoạt động chức khơng kiểm sốt chu kì tế bào, làm phát sinh khối u, tăng sinh kiểm sốt gây ung thư Câu 29 Trong giai đoạn đầu q trình phát triển phơi ruồi giấm, giả sử từ nhân của hợp tử diễn nhân đôi liên tiếp lần, không phân chia tế bào chất Kết thu được nào? Phơi có phát triển bình thường không? Tại sao? Hướng dẫn trả lời: Nguyên phân thực chất sự phân chia nhân, phân chia tế bào chất hoạt động tương đối độc lập Vì vậy, nguyên phân xảy mà sự phân chia tế bào chất chưa xảy hình thành tế bào đa nhân (trong trường hợp tế bào chứa 128 nhân) - 29 - Ruồi phát triển bình thường, tế bào đa nhân nêu phân chia tế bào chất để hình thành phôi nang, phát triển thành ruồi trưởng thành Câu 30 a Tín hiệu tiếp tế bào qua điểm kiểm soát G2 bước vào nguyên phân? b Cho ba kiểu chu kì tế bào được họa theo sơ đồ sau: - Kiểu A: ……… - Kiểu B: ……………… - Kiểu C: …………… Chú thích: Pha G1 Pha G2 Pha phân chia nhân Pha S Pha phân chia tế bào chất Cho biết kiểu phân bào của tế bào biểu bì người, tế bào phơi sớm của ếch, hợp bào của loài nấm nhày? Giải thích? Hướng dẫn trả lời: a Là lượng MPF tích lũy đủ để tế bào vượt qua điểm kiểm soát G2 b - Kiểu phân bào hợp bào nấm nhày: A => Tế bào có phân chia nhân khơng phân chia tế bào chất tạo nên hợp bào - Kiểu phân bào tế bào biểu bì: C Vì: Tế bào phân bào cách bình thường, có đủ pha phân bào - Kiểu phân bào tế bào phơi sớm ếch: B Vì: tế bào phơi sớm có đủ chất dinh dưỡng cần thiết cho trình phân bào, bỏ qua pha G1, G2 - 30 - II CÁC DẠNG BÀI TẬP 2.1 Dạng Xác định số NST, cromatit, tâm động tế bào qua kì nguyên phân a Lý thuyết: - NST nhân đôi kỳ trung gian tạo thành NST kép, tồn đến cuối kỳ Đến kỳ sau NST kép tách thành NST đơn - Cromatit tồn NST kép Một NST kép gồm có cromatit đính với tâm động Gọi 2n NST lưỡng bội loài, số NST, số cromatit, tâm động tế bào kỳ ngun phân tóm tắt qua bảng sau: Kì Số NST Số cromatit Tâm động Trung gian 2n (kép) 4n 2n Trước 2n (kép) 4n 2n Giữa 2n (kép) 4n 2n Sau 4n (đơn) 4n Cuối 2n (đơn) 2n b Ví dụ: Lồi cà chua có NST lưỡng bội 2n = 24 Một hợp tử trải qua nguyên phân Xác định số NST, cromatit, tâm động có tế bào qua kì ngun phân Hướng dẫn trả lời Kì Sớ NST Sớ cromatit Tâm động Trung gian 24 (kép) 48 24 - 31 - Trước 24 (kép) 48 24 Giữa 24 (kép) 48 24 Sau 48 (đơn) 48 Cuối 24 (đơn) 24 c Bài tập áp dụng Quan sát trình nguyên phân tế bào người ta đếm 14 NST kép xếp thành hàng MPXĐ thoi vô sắc Cho biết NST lưỡng bội loài tế bào kỳ nguyên phân? Quan sát tế bào loài nguyên phân, người ta đếm hai cực tế bào có tổng số 40 NST đơn Xác định NST lưỡng bội loài tế bào kỳ phân bào nguyên phân? 2.2 Dạng Xác định số tế bào sinh qua nguyên phân, số NST môi trường cung cấp; số thoi vô sắc xuất hay phá hủy a Lý thuyết - Một tế bào nguyên phân k lần (k số nguyên, dương) hình thành k tế bào - Số NST đơn môi trường cung cấp cho tế bào nguyên phân k lần là: 2k x 2n - 2n = 2n (2k - 1) - Thoi vô sắc xuất kỳ trước, bị phá hủy hồn tồn vào kỳ cuối Vậy có thoi vơ sắc xuất có nhiêu thoi vô sắc bị phá hủy Số thoi vô sắc xuất (phá hủy) tế bào nguyên phân k lần: (2k - 1) b Ví dụ: cà chua 2n = 24 Một tế bào loài trải qua lần nguyên phân liên tiếp Xác định - 32 - - Số tế bào hình thành - Có NST tế bào con? - Số NST đơn môi trường nội bào cung cấp? - Số thoi vô sắc xuất trình? Hướng dẫn trả lời: - Số tế bào hình thành: 28 = 256 tế bào - Số NST tế bào con: 256x 24 = 6144 NST - Số NST đơn môi trường nội bào cung cấp: (28 - 1)24 = 6120 NST - Số thoi vô sắc xuất trình: 28 - = 255 thoi c Áp dụng: Có 10 tế bào ruồi giấm thực nguyên phân lần Hãy xác định: - Số tế bào hình thành? - Có NST tế bào con? - Số NST đơn môi trường nội bào cung cấp? - Số thoi vô sắc xuất trình? 2.3 Dạng Xác định sớ lần ngun phân NST của loài; chu kỳ tế bào a Lý thuyết - Số lần nguyên phân phải số nguyên dương - Bộ NST lưỡng bội phải số nguyên, chẵn - Dựa vào kiện đề bào thiết lập ẩn số cần tìm phương trình hay hệ phương trình, đẳng thức hay bất đẳng thức sau tìm nghiệm hợp lý (có thể lập bảng giá trị để xác định nghiệm) - 33 - - Chu kỳ tế bào khoảng thời gian hai lần phân bào (tính từ kỳ trung gian đến cuối kỳ cuối) b Ví dụ: Ba hợp tử A, B, C lồi tham gia qúa trình ngun phân Hợp tử A có chu kì ngun phân gấp đơi so với chu kì ngun phân hợp tử B Hợp tử B có tốc độ nguyên phân 2/3 so với tốc độ nguyên phân hợp tử C Q trình cần mơi trường nội bào cung cấp nguyên liệu tương đương với 648 NST đơn sinh 84 tế bào Xác định: a Số lần nguyên phân hợp tử b Bộ NST lưỡng bội lồi c Chu kì ngun phân (chu kỳ tế bào) hợp tử Hướng dẫn trả lời: a Số lần nguyên phân: Trong thời gian, chu kì nguyên phân lớn, số lần nguyên phân bé tốc độ nguyên phân chậm - Gọi k: Số lần nguyên phân hợp tử A 2k: Số lần nguyên phân hợp tử B 3k: Số lần nguyên phân hợp tử C (k € z +) Ta có: 2k + 22k + 23k = 84 2k(l + 2k + 22k) = 84 = 2 21 => 2k = 22 => k = 2; 2k = 4; 3k = Vậy: hợp tử A nguyên phân lần; B nguyên phân lần; C nguyên phân lần b Bộ lưỡng bội: Gọi 2n NST lưỡng bội (n € z +) Ta có: (22 - 1) 2n + (24 - 1) 2n + (26 - 1) 2n = 648 - 34 - => 2n = 648 : (3 + 15 + 63) = c Chu kì nguyên phân: Chu kì nguyên phân hợp tử A: (120 : 2) = 60 phút Chu kì nguyên phân hợp tử B: (120 : 4) = 30 phút Chu kì nguyên phân hợp tử C: (120 : 6) = 20 phút c Áp dụng: Ruồi giấm có NST 2n = Một nhóm tế bào sinh dục ruồi giấm mang 128 NST kép Nhóm tế bào kì có số lượng bao nhiêu? Biết diễn biến nhóm tế bào - 35 - PHẦN III KẾT LUẬN I Kết luận: Chuyên đề đề cập đến: Hệ thống lý thuyết chuyên sâu về: kỳ trung gian trình nguyên phân - Kỳ trung gian gồm pha G1, S, G2 Tế bào tăng trưởng suốt kỳ trung gian ADN tổng hợp lần pha S Sự phân chia nhân phân chia tế bào chất hợp thành pha M (nguyên phân) - Chuyên đề đề cập đến đặc điểm pha, kỳ cấu trúc tham gia vào hoạt động pha, kỳ Thoi phân bào máy vi ống kiểm soát sự di chuyển NST phân bào Các hệ thống tín hiệu kiểm sốt chu kỳ tế bào Vai trò phân tử protein tham gia vào phân bào Sự kiểm soát chu kỳ tế bào … tích hợp phân tích pha, kỳ chu kỳ tế bào Sưu tầm hệ thống câu hỏi nhằm ôn tập, củng cố kiến thức bản; câu hỏi vận dụng mang tính tư cao làm tư liệu ôn thi HSG cấp Một số dạng tập liên quan đến nguyên phân II Đề xuất Do chuyên đề viết khoảng thời gian ngắn, không tránh khỏi thiếu sót nên mong có sự đóng góp đồng nghiệp Để hồn thiện chun đề cần có hệ thống nhiều tập áp dụng hơn, nhiều nội dung kiến thức mức phân tử có liên quan mà chuyên đề chưa đề cập tới Hơn nữa, giảm phân trình phát sinh giao tử nội dung khó, việc hồn thiện nội dung chuyên đề lý thuyết hệ thống câu hỏi tập vận dụng nội dung cần nghiên cứu sâu hơn, mong có sự chia sẻ thầy, cô, anh chị bạn - 36 - TÀI LIỆU THAM KHẢO Campbell & Reece, Nhà xuất giáo dục Việt Nam dịch xuất năm 2011 Tài liệu giáo khoa chuyên sinh học trung học phổ thông phần sinh học tế bào, Nguyễn Như Hiền, Nguyễn Thị Minh Nguyệt, 2012 Bài tập tài liệu giáo khoa chuyên sinh học trung học phổ thông phần sinh học tế bào, Nguyễn Như Hiền, Nguyễn Thị Minh Nguyệt, 2012 Bồi dưỡng học sinh giỏi sinh học THPT, sinh học tế bào, Phạm Thành Hổ, Ngô Giang Liên, 2012 Bồi dưỡng học sinh giỏi sinh học THPT, tập sinh học tế bào, Phạm Thành Hổ, Ngô Giang Liên, 2012 Bồi dưỡng học sinh giỏi sinh học 10, Phan Khắc Nghệ, Trần Mạnh Hùng, 2013 Các website internet viết cell division, meiosis, formation of gametes in plants, formation of gametes in animals Các đề thi học sinh giỏi quốc gia; đề đề xuất học sinh giỏi Duyên hải bắc (2010 -2014), Trại hè Hùng Vương (2009 – 2014) - 37 - MỤC LỤC Trang PHẦN I MỞ ĐẦU I Lý chọn đề tài II Mục đích đề tài III Đối tượng, phạm vi áp dụng Phần II NỘI DUNG A Tóm lược lý thuyết Kỳ trung gian 1.1 Pha G1 1.2 Pha S 1.3 Pha G2 Phân bào nguyên phân Ý nghĩa nguyên phân 11 B Hệ thống câu hỏi tập 12 I Hệ thống câu hỏi lý thuyết 12 II Các dạng tập 31 PHẦN III KẾT LUẬN 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO 37 - 38 - ... CƠ BẢN Theo Campbell chu kỳ tế bào đời tế bào từ sinh đến phân chia xong Chu kỳ tế bào gồm hai thời kỳ xen kẽ kỳ trung gian nguyên phân Ở tế bào động vật nuôi cấy, chu kỳ tế bào kéo dài khoảng... loại tế bào thể mà thời gian chu kỳ tế bào thời gian pha có sự khác Thời gian chu kỳ tế bào phụ thuộc vào tốc độ phân bào giai đoạn khác sự phát triển thể Ví dụ số tế bào có chu kỳ sống ngắn tế. .. Nguyên phân: Từ tế bào mẹ tạo tế bào có NST tế bào mẹ + Giảm phân: Từ tế bào mẹ tạo tế bào có số lượng NST giảm nửa so với tế bào mẹ * Nói pha G1 vừa pha sinh trưởng vừa pha kiểm soát chu kỳ tế bào