Sinh học - Chu kỳ tế bào phân chia tế bào

CHU KỲ TẾBÀO- PHÂN CHIA TẾBÀO Mục tiêu học tập: 1. Trình bày được các giai đoạn của chu kỳ tế bào. 2. Nêu được tên của 3 kiểu phân chia tế bào. 3. Mô tả được các giai đoạn của mỗi kiểu phân chia tế bào CHU KỲ TẾ BÀO - Chu kỳ TB là tất cả những biến đổi của TB xảy ra từ lúc bắt đầu 1 lần phân bào cho tới lúc bắt đầu lần phân bào kế tiếp. - Thời gian 1 chu kỳ TB khác nhau tùy loại TB. TB có tốc độ phân chia nhanh, chu kỳ TB khoảng 10-20 h. - Chu kỳ TB gồm gian kỳ (interphase) & thi kỳ phân chia TB (mitosis & cytokinesis). Sự điều chỉnh chu kỳ TB Sự điều chỉnh chu kỳ TB bao gồm các quá trình quyết định sự sống tiếp tục của tế bào, bao gồm cả sự khám phá và phục hồi của những gene hư hỏng cũng như ngăn cản TB phân chia không kiểm soát. Những sự việc điều chỉnh chu kỳ TB ở mức phân tử đã được định hướng và chương trình hóa và không thể đảo ngược. Một số TB phân chia rất nhanh. TB Đậu cần 19 h để chu kỳ TB hoàn thành; TB hồng cầu phân chia với tốc độ 2,5 triệu/ giây. Các TB khác như TB thần kinh mất khả năng phân chia khi TB trưởng thành. Sự điều chỉnh chu kỳ TB Một số TB như TB gan duy trì được nhưng không sử dụng 1 cách thường xuyên khả năng phân chia của chúng. TB gan chỉ phân chia khi 1 phần của gan bị lấy đi. Sự phân chia tiếp tục đến khi gan đạt kích thước của nó. TB ung thư phân chia rất nhanh trước khi chúng đạt “trưởng thành chức năng” Các yếu tố môi trường như sự thay đổi nhiệt độ & pH, dinh dưỡng kém dẫn đến tốc độ phân chia TB kém. Khi TB ngừng phân chia, chúng thường dừng ở một điểm cuối của G1, điểm giới hạn R (restriction). CHU KỲ TẾ BÀO Gian kỳ: chiếm phần lớn thời gian của chu kỳ TB, TB không ngừng tổng hợp nhiều phân tử & tạo nhiều bào quan mới (gđ tăng trưởng TB). Tế bào chất chứa MTOC. CHU KỲ TẾ BÀO Gian kỳ gồm 3 gđ: G1, S & G2 - G1: (G=Gap: khoảng gián đoạn) quyết định thời gian chu kỳ TB dài hay ngắn (TB ung thư G1 rất ngắn hoặc không có). Số lượng NST & hàm lượng ADN tương đối ổn định & đặc trưng cho loài. Có sự tng hp protein & ARN nhờ đó TB gia tăng kích thước & khối lượng tạo hình dạng đặc trưng. CHU KỲ TẾ BÀO Cuối G1 có 1 điểm giới hạn: + TB đi vào phân chia sẽ tổng hợp những yếu tố cần thiết để TB hoàn tất nốt chu kỳ. + Nếu vì lý do nào đó (sự đói hay mô đạt tới kích thước cuối cùng của nó), TB s ngng chu kỳ & duy trì  trng thái ngh được gọi là G0. Hầu hết TB ở G0 có thể đi vào lại chu kỳ nếu điều kiện thay đổi. CHU KỲ TẾ BÀO - S=Synthesis: gđ tái bản ADN, hàm lượng ADN tăng lên gấp 2 (TB với 4 bản copy cho mỗi kiểu NST). - G2: Gđ TB chuẩn bị bước vào thời kỳ phân chia (M). ARN & protein tiếp tục được tổng hợp, các protein này cần thiết cho M. Thi kỳ phân chia TB gồm 2 gđ nối tiếp nhau là phân nhân (mitosis) & phân chia tế bào chất (cytokinesis). SỰ PHÂN CHIA TẾ BÀO - TB tăng trưởng đến một gđ nhất định thì có khả năng phân chia (sinh sản) được gọi là phân bào. - Có 3 kiểu phân bào: + Phân bào nguyên nhiễm (Mitosis): cần cho sự tăng trưởng & phát triển cơ thể. + Phân bào giảm nhiễm (Meiosis): cần cho sự bảo tồn nòi giống, liên quan tới quá trình sinh sản hữu tính của sinh vật. + Phân bào vô nhiễm (Amitosis) SỰ PHÂN CHIA TẾ BÀO Phân chia TB eukaryote & prokaryote có điểm giống nhau: - Phải có sự nhân đôi ADN - Sự tách rời của nhân đã nhân 2 - Sự phân chia tế bào PHÂN BÀO NGUYÊN NHIỄM (Mitosis) - Đây là kiểu phân bào phổ biến nhất, gặp ở các TB dinh dưỡng như TB vùng mô phân sinh. Phân bào nguyên nhiễm gồm có sự phân chia nhân & phân chia ch t t bào - Thời gian phân bào nguyên nhiễm ≠ từng loại mô, trạng thái sinh lý của TB & điều kiện ngoại cảnh, trung bình kéo dài 1-2 giờ. Độ lâu của các kỳ cũng ≠, kỳ đầu & kỳ cuối thường dài hơn kỳ giữa & kỳ sau. SỰ PHÂN NHÂN xảy ra sau gian kỳ gồm: kỳ đầu, kỳ giữa, kỳ sau & kỳ cuối PHÂN BÀO NGUYÊN NHIỄM Phân nhân - Kỳ đầu: Trong pha S, NST nhân đôi trong nhân. + Cặp trung tử đã nhân đôi trong gian kỳ bắt đầu di chuyển về 2 cực. Quanh mỗi trung thể xuất hiện nhiều tia. Nhân phồng to, thể nhiễm sắc xuất hiện. PHÂN BÀO NGUYÊN NHIỄM Phân nhân + Gia kỳ đu, QS được thể nhiễm sắc kép gồm hai cromatid dính nhau ở phần tâm gọi là cặp cromatid chị em. Hạch nhân biến mất. PHÂN BÀO NGUYÊN NHIỄM Phân nhân + Cui kỳ đu: -màng nhân biến mất, -thoi phân bào hình thành gồm vi ống cực, vi ống tâm động, vi ống thể sao & các vi ống tự do nằm rải rác trong thoi phân bào. PHÂN BÀO NGUYÊN NHIỄM Phân nhân - Kỳ giữa: NST co ngắn tối đa, có hình dạng nhất định, tập trung mặt phẳng xích đạo của thoi phân bào. PHÂN BÀO NGUYÊN NHIỄM Phân nhân - Kỳ sau: 2 tâm động đột ngột tách đôi ⇨ 2 cromatid tách rời nhau. Mỗi cromatid bị kéo về mỗi cực TB với tốc độ # 1 µm/1 phút. PHÂN BÀO NGUYÊN NHIỄM Phân nhân - Kỳ sau: Các vi ng tâm đng b rút ngn dần, trong khi các vi ng cc kéo dài thêm ⇨ 2 cực của thoi phân bào càng bị đẩy xa hơn. Các vi ống tâm động tiếp tục bị rút ngắn & biến mất khi cromatid về đến cực TB. PHÂN BÀO NGUYÊN NHIỄM Phân nhân - Kỳ cuối: các NST về 2 cực TB, tập hợp lại & tháo xoắn tạo thành mạng nhiễm sắc. Màng nhân tái lập nhờ các mảnh bám theo thể nhiễm sắc và nhờ lưới nội sinh chất ráp lại. PHÂN BÀO NGUYÊN NHIỄM Phân nhân - Kỳ cuối: Hạch nhân tái xuất hiện từ miền tổ chức hạch nhân ở một số thể nhiễm sắc. Như vậy hai nhân con được hình thành trong TB mẹ, mỗi nhân này vẫn giữ nguyên số thểnhiễm sắc 2n của TB mẹ. PHÂN BÀO NGUYÊN NHIỄM Phân tế bào chất Tế bào chất được chia 2 bởi vách ngăn ⇨2 TB con. TB thc vt: tế bào chất tạo phiến TB (phiến giữa) ở mặt phẳng giữa 2 nhân con ngay sau sự phân nhân. PHÂN BÀO NGUYÊN NHIỄM Phân tế bào chất Hình thành phiến giữa: - Sự hình thành phragmoplast & tập hợp các bóng Golgi. Phragmoplast là phức hợp vi ống & mạng nội chất được thành lập trong kỳ sau muộn & kỳ cuối sớm từ các tiểu đơn vị của thoi bị phân ly. Các bóng Golgi tiếp xúc với các vi ống ở 2 bên phragmoplast & di chuyển tới vùng xích đạo. Bên trong các bóng Golgi chứa các chất polysaccharid tiền thân của vách TB thực vật. PHÂN BÀO NGUYÊN NHIỄM Phân tế bào chất - Sự dung hợp các bóng Golgi, các chất tiền thân bên trong được tiết ra tạo thành cấu trúc hình dĩa có màng bao gọi là phiến TB. Phiến này tăng rộng đến màng sinh chất của TB mẹ hình thành màng sinh chất mới bao quanh 2 TB con. Các vi sợi cellulose sau đó được sắp xếp trong phiến TB để tạo vách sơ cấp. PHÂN BÀO NGUYÊN NHIỄM Phân tế bào chất Tb đng vt có sự gắn sợi actin vào mặt trong màng sinh chất hình thành vòng co tht ở vị trí mặt phẳng xích đạo. Khi co rút, vòng kéo màng về phía trong để phân Tb mẹ làm 2. PHÂN BÀO GIẢM NHIỄM • Phân bào giảm nhiễm = giảm phân, xảy ra ở các TB sinh dc ⇨ giao t. Nhờ giảm phân mà giao tử đực & cái chỉ có n thể nhiễm sắc nên sau khi thụ tinh sẽ tạo trứng hay hợp tử lưỡng bội có 2n thể nhiễm sắc, duy trì được nòi giống. • Quá trình phân bào giảm nhiễm gồm 2 lần phân chia liên tiếp. PHÂN BÀO GIẢM NHIỄM Ln phân chia th nh t: có sự gim s lưng th nhim sc từ 2n (TB lưỡng tướng) ⇨ n thể nhiễm sắc (TB đơn tướng), gồm 4 giai goạn: - Kỳ đầu I: Là thời kỳ dài nhất & phức tạp, gồm nhiều giai đoạn: PHÂN BÀO GIẢM NHIỄM Ln phân chia th nh t - Giai đoạn sợi mành (leptotene): Nhân phù to ra, chất nhiễm sắc trở thành những sợi rất mịn & còn rất dài. Đó là những thể nhiễm sắc mới bắt đầu quấn xoắn. PHÂN BÀO GIẢM NHIỄM Ln phân chia th nh t - Giai đoạn tiếp hợp (Zygotene): Các thể nhiễm sắc kép tương đồng tiến lại gần nhau, tiếp hợp tương ứng (bắt cặp) với nhau 1 cách chính xác. Sự tiếp hợp bắt đầu từ 1 đầu mút của các cromatid rồi lan dọc theo chiều dài thể nhiễm sắc đến tận đầu mút kia. PHÂN BÀO GIẢM NHIỄM Ln phân chia th nh t - Giai đoạn co ngắn (Pachytene): Các cặp NST kép tương đồng tiếp tục xoắn →những sợi to & đậm thấy rõ KHV QH. Có sự bắt chéo của các cromatid không phải chị em tại một hay nhiều điểm→ sự trao đổi với nhau nhiều đoạn. PHÂN BÀO GIẢM NHIỄM Ln phân chia th nh t - Giai đoạn tách đôi (Diplotene): Các NST kép tương đồng bắt đầu tách ra, không tiếp hợp nữa nhưng vẫn còn dính nhau một ít tại những điểm trao đổi chéo. PHÂN BÀO GIẢM NHIỄM Ln phân chia th nh t - Giai đoạn xuyên động (Diakinesis): Các NST kép tiếp tục xoắn nên to, đậm & ngắn hơn, thấy rõ từng cặp NST kép tương đồng dưới KHV QH. Cuối kỳ, màng nhân & hạch nhân biến mất, thoi phân bào hình thành. PHÂN BÀO GIẢM NHIỄM Ln phân chia th nh t - Kỳ gia I: Các cặp NST kép tương đồng tập trung trên mặt phẳng xích đạo của thoi phân bào nhờ sự tương tác giữa các vi ống cực với các vi ống tâm động. PHÂN BÀO GIẢM NHIỄM Ln phân chia th nh t - Kỳ sau I: Mỗi NST kép bị kéo về 1 cực TB. PHÂN BÀO GIẢM NHIỄM Ln phân chia th nh t - Kỳ cui I: Các NST kép tập trung ở mỗi cực TB (n kép) & giữ nguyên hình dạng, không tháo xoắn thành mạng chất nhiễm sắc, màng nhân tái lập, phân chia chất tế bào. 2 TB con hình thành, mỗi TB con có n NST kép. PHÂN BÀO GIẢM NHIỄM Ln phân chia th hai Diễn biến tương tự phân bào nguyên nhiễm, gồm 4 giai noạn: - Kỳ đu II: gần như không có vì trong mỗi TB con của lần phân chia thứ nhất đã có n NST kép. Thoi phân bào hình thành. PHÂN BÀO GIẢM NHIỄM Ln phân chia th hai - Kỳ gia II: Các NST kép tập trung trên mặt phẳng xích đạo của thoi phân bào. PHÂN BÀO GIẢM NHIỄM Ln phân chia th hai - Kỳ sau II: Hạt tâm động tách đôi, các cromatid của mỗi NST kép tách ra & bị kéo về mỗi cực của TB. PHÂN BÀO GIẢM NHIỄM Ln phân chia th hai - Kỳ cui II: các NST tại mỗi cực TB trở lại dạng chất nhiễm sắc. Màng nhân & hạch nhân xuất hiện. Chất TB phân chia ⇨ các TB con có số lượng thể nhiễm sắc n. 1 TB ban đầu (2n), sau 2 lần phân chia của phân bào giảm nhiễm→ 4 TB, mỗi TB có n NST. PHÂN BÀO VÔ NHIỄM Phân bào không hình thành thoi phân bào hoặc sự xuất hiện của NST. Nhân tự kéo dài ra, phần giữa thắt lại và nứt ra thành 2 nhân mới. Sau đó chất TB sẽ phân chia làm 2 với cách tương tự, nhưng cũng có thể chất TB không phân chia, kết quả ⇨ TB có nhiều nhân gọi là cộng bào. PHÂN BÀO VÔ NHIỄM