BIỆT hóa tế bào ĐỘNG vật

Mỗi cơ thể đều bắt đầu từ một tế bào là hợp tử. Hợp tử phát triển thành phôi. Phôi bắt đầu có sự phân hóa. Các tế bào thuộc các khu vực khác nhau sẽ trở nên khác nhau, mỗi khu vực sẽ phát triển theo một hướng nhất định. Sự biến đổi của một mầm hoặc một tế bào để cho nó trở nên khác với mầm khác hoặc tế bào khác gọi là sự biệt hóaSự biệt hóa diễn ra rất nhiều lần trong suốt quá trình phát triển của sinh vật đa bào khi sinh vật đó được biến đổi từ một hợp tử đơn giản thành một hệ thống phức tạp với nhiều loại mô và tế bào. Các tế bào này được hình thành từ một hợp tử ban đầu do quá trình phân chia nguyên nhiễm. Sự biệt hóa tế bào dẫn đến các tế bào có các hình dạng, cấu trúc,chức năng và thành phần hóa sinh trong tế bào biệt hóa là khác nhau nhưng chúng luôn mang một lượng thông tin di truyền như nhau ở mỗi loại tế bào của loài. Sự khác biệt giữa hình thái, cấu trục và chức năng của các tế bào được biệt hóa là do sự kiểm soạt biểu hiện gen trong mỗi tế bào là khác nhau. Từ đó hình thành nên một cơ thể hoàn chỉnh.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CỘNG NGHỆ SINH HỌC

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ ĐỘNG VẬT BIỆT HÓA TẾ BÀO ĐỘNG VẬT

Giáo viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiên :

HÀ NỘI -8/2015

A ĐẶT VẤN ĐỀ

Mỗi cơ thể đều bắt đầu từ một tế bào là hợp tử Hợp tử phát triển thành phôi Phôi bắt đầu có sự phân hóa Các tế bào thuộc các khu vực khác nhau sẽ trở nên khác nhau, mỗi khu vực sẽ phát triển theo một hướng nhất định Sự biến đổi của một mầm hoặc một tế bào để cho nó trở nên khác với mầm khác hoặc tế bào khác gọi là sự biệt hóa

Sự biệt hóa diễn ra rất nhiều lần trong suốt quá trình phát triển của sinh vật

đa bào khi sinh vật đó được biến đổi từ một hợp tử đơn giản thành một hệ thống phức tạp với nhiều loại mô và tế bào Các tế bào nà được hình thành từ một hợp

tử ban đầu do quá trình phân chia ngu ên nhiễm Sự biệt hóa tế bào dẫn đến các tế bào có các hình dạng, cấu trúc,chức năng và thành phần hóa sinh trong tế bào biệt hóa là khác nhau nhưng chúng luôn mang một lượng thông tin di tru ền như nhau

ở mỗi loại tế bào của loài Sự khác biệt giữa hình thái, cấu trục và chức năng của các tế bào được biệt hóa là do sự kiểm soạt biểu hiện gen trong mỗi tế bào là khác nhau Từ đó hình thành nên một cơ thể hoàn chỉnh

B NỘI DUNG

I Khái niệm sự biệt hóa tế bào

Sự biệt hóa tế tế bào được hiểu là quá trình mà một tế bào ít biệt hóa trở thành một loại tế bào biệt hóa nhiều hơn

II Nguyên lý của sự biệt hóa tế bào

+ Mỗi sinh vật có số lượng giới hạn đối với từng loại tế bào biệt hóa và mỗi

loại tế bào biệt hóa lại phân biệt nhau về cấu tạo và chức năng, không có dạng trung gian

+ Phần lớn các tế bào biệt hóa không chu ển đổi thành các loại tế bào khác khi phát triển bình thường Điều nà được gọi là sự ổn định của trạng thái biệt hóa

+ Các tế bào biệt hóa chứa thông tin di tru ền như nhau

Ở các sinh vật bậc cao cũng như ở người,cơ thể trưởng thành gồm nhiều tế bào biệt hóa khác nhau.Các tế bào nà bắt nguồn từ một hợp tử ban đầu, nhưng quá trình biệt hóa để thực hiện các chức năng khác nhau.Tu nhiên,thực nghiệm xác định rằng số lượng NST, số lượng DNA và tỉ số A+G/G+C của các tế bào thuộc các mô khác nhau của cùng một cơ thể đều giống nhau Vậ lượng DNA của các tế bào biệt hóa về căn bản giống với hợp tử ban đầu và chứa ngu ên vẹn thông tin di tru ền đủ để phát triển các thể ngu ên vẹn

+ Các tế bào chỉ sử dụng một phần thông tin

Phân tích hóa sinh cho thấ các tế bào thuộc mô khác nhau có hàm lượng Protein

và ARN khác nhau rất nhiều Nhiều loại tế bào chu ên hóa tổng hợp chủ ếu một protein VD: tế bào cơ tổng hợp nhiều m osin-một Protein quan trọng trong co cơ,ha tế bào biểu bì tổng hợp keratine Như vậ cùng chứa thông tin di tru ền như nhau, nhưng mỗi tế bào biệt hóa chỉ sử dụng một phần thông tin; tổng hợp chủ ếu một loại protein, không tổng hợp các loại khác tu chúng có thông tin của các loại

nà Sự khác nhau giữa mARN của các tế bào biệt hóa khác nhau của cùng một cơ thể cũng cho thấ thông tin chỉ sử dụng một phần

+ Hoạt động nối tiếp của các gen trong quá trình phát triển phôi

Các trạng thái biệt hóa của tế bào đạt được nhờ hành loạt các giai đoạn mà trong đó các gen khác nhau hoạt động nối tiếp.Nhiều sự kiện chứng minh hoạt động nối tiếp của các gen.VD:chỗ phình (puff) trên NST khổng lồ Ở mỗi giai đoạn phát triển, một số gen mở hoạt động, một số gen khác đóng và có sự tha đổi hoạt động của các gen trong quá trình phát triển cá thể

+ Sự điều hòa phiên mã là căn bản trong căn bản trong biệt hóa tế bào

Giả thiết được chấp nhận hiện na là trong các tế bào biệt hóa, một số gen phiên

mã, một số gen thì không Không có sự kiện nào mâu thuẫn với giả thiết nà và nó giải thích hợp lý hơn cả tình trạng biệt hóa của tế bào Việc phát triển các gen điều hòa và các gen đóng ha mở giúp hiểu được sự điều hòa quá trình phát triển cá thể

và biệt hóa tế bào Bộ gen đơn bội của tế bào người có số lượng DNA gấp 1000 lần

so với genome vi khuẩn Tu nhiên, số lượng gen cấu trúc ở người chỉ gấp 10 lần

so với gen cấu trúc vi khuẩn Điều đó cho thấ rất nhiều gen ở người tham gia vào các cơ chế điều hòa

+ Điều hòa sự phát triển của phôi

Sự điều hòa ở mức phiên mã giữ vai trò quan trọng trong sự phát triển phôi Nga lần phân chia đầu tiên của hợp tử, nếu tế bào chất phân bố không đều thì sẽ ảnh hưởng đến quá trình biệt hóa tế bào tiếp theo Sự phân bố các chất ở phôi mang và phôi vị không đồng đều dẫn đến sự biệt hóa Những tín hiệu từ các tế bào lân cận cũng có ảnh hưởng đến sự biệt hóa các tế bào (hiện tượng freemartin) Feemartin là hiện tượng chứa song thai hoặc nhiều hơn, nếu giới tính của baò thai bao gồm hỗn hợp (đực và cái) thì hầu hết các con cái đều mất khả năng sinh sản Cơ quan sinh sản của các con cái mắc bệnh vô sinh do freemartin k m phát triển, đâ là một dạng của thiểu năng sinh sản Bệnh nà do mạch máu của con đực và cái nối với nhau (nối mạch) ở bên trong tử cung Hơn 90 cá thể cái trong trường hợp nà là

vô sinh nên cần chuẩn đoán sớm Ngoài hoạt động của tế bào chất, nga trong cấu tạo NST của sinh vật Eukar ote cũng có chứa các nhân tố phân tử có vai trò điều hòa Đó là các protein histone và protein acid không chứa histon Một hỗn hợp invitro gồm DNA, RNA pol merase và cá ribonucleoside triphosphate đang phiên

mã tạo RNA, nếu thêm histon vào thì các quá trình bị ngưng Có lẽ histon kìm hãm hoạt động của DNA Nhưng hỗn hợp đã có chứa histone nói trên nếu thêm vào các protein acid thì quan sát thấ có tổng hợp ARN Tu nhiên, chưa rõ các protein acid là các nhân tố du nhất xác định hoạt tính của các gen ha chỉ là những ếu tố trung gian trong một chuỗi phức tạp của sự điều hòa

III Các hình thức biệt hóa

Sự biệt hóa diễn ra trong suốt quá trình phát triển của sinh vật đa bào (và không có khái niệm biệt hóa cho sinh vật đơn bào) khi sinh vật đó biến đổi từ một hợp tử đơn giản thành một hệ thống phức tạp với nhiều loại mô và tế bào Từ hợp

tử sẽ phát triển thành phôi và từ phôi sẽ tiến hành sự biệt hóa với sự xuất hiện của dẫn xuất 3 lá phôi là: ngoại bì, trung bì, và nôi bì

1) Sự biệt hóa của ngoại bì

Ngoại bì là một tấm biểu mô dẹt, rộng ở vùng đầu, hẹp ở vùng đuôi và phủ mặt lưng của nội bì Bờ của tấm ngoại bì tiếp với ngoại bì màng ối

Khi mới được tạo ra, dâ sống gâ ra sự cảm ứng phần ngoại bì nằm nga trên mặt lưng của nó, làm cho phần ngoại bì đó dà lên thành một tấm biểu mô dài, rộng ở vùng đầu và hẹp ở vùng đuôi phôi được gọi là tấm thần kinh, là nguồn gốc của toàn bộ hệ thần kinh Theo đường giữa, tấm thần kinh lan dần về phía đường ngu ên thủ Phần ngoại bì không tham gia vào sự tạo tấm thần kinh sẽ biệt hóa thành ngoại bì da và các bộ phận phụ của da như lông, tóc, móng, tu ến mồ hôi,

tu ến bã, tu ến vú

Tấm thần kinh lõm xuống trung bì ở đường giữa tạo thành một cái máng gọi

là máng thần kinh Các tế bào từ bờ máng di cư sang 2 bên và tách rời cái máng tạo

ra 2 dải tế bào gọi là mào thần kinh (H.1 A,B) Hai bờ của máng thần kinh tiến lại gần nhau và sát nhập với nhau ở đường giữa, máng thần kinh kh p lại tạo thành

ống thần kinh (H.1C,D) Phôi phát triển trong giai đoạn có ống thần kinh gọi là giai đoạn phôi thần kinh

Sự kh p lại của máng thần kinh tạo thành ống thần kinh bắt đầu từ vùng tương ứng với vùng cổ tương lai, ở ngang mức đôi khúc ngu ên thủ thứ 4 và lan theo cả 2 hướng đầu và đuôi phôi

Ở phía đầu và đuôi phôi, trong một thời gian ngắn, sự kh p lại của máng thần kinh chưa tạo ra ống thần kinh, vẫn còn để sót lại 2 lỗ thông với khoang ối gọi

là lỗ thần kinh trước ở phía đầu phôi và lỗ thần kinh sau ở phía đuôi phôi Lỗ thần kinh trước sẽ bịt kín vào ngà thứ 25, lỗ thần kinh sau bịt muộn hơn, vào ngà thứ

27 (H 2) Do tấm thần kinh rộng ở phía đầu, hẹp ở phía đuôi nên khi máng thần kinh kh p lại, ở phía đuôi có một ống hình trụ được tạo ra gọi là ống tủ , nguồn

gốc của tủ sống và ở phía đầu phôi, những túi não được hình thành Lúc đầu có 3 túi não theo hướng đầu đuôi gồm: não trước, não giữa, não sau Về sau, não trước

và não sau phân đôi tạo thành 5 túi não: não đỉnh, não trung gian, não giữa, não dưới, não cuối Các túi não sẽ tạo ra bộ não

Vào khoảng thời gian ống thần kinh kh p lại, sàn não trước lồi sang 2 bên tạo thành 2 cái túi gọi là túi thị giác, là nguồn gốc của võng mạc Ở vùng đầu phôi, mỗi bên của ống thần kinh có 3 nơi ngoại bì dà lên tạo thành những tấm biểu mô ngoại bì: tấm khứu giác về sau tạo ra biểu mô khứu giác, tấm thị giác sau tạo thành nhân mắt và tấm thính giác sau tạo ra tai trong

Khi ống thần kinh kh p lại và tách rời ngoại bì da, ngăn cách với ngoại bì

da bởi trung mô, các mào thần kinh tạm thời sát nhập với nhau ở đường giữa Về sau chúng tách nhau ra, mỗi mào thần kinh nằm ở một bên ống thần kinh (H 1C, D) Mào thần kinh là nguồn gốc của hạch thần kinh não tủ và thực vật, của các phó hạch và tu ến thượng thận

Tóm lại: ngoại bì là nguồn gốc của

- Toàn bộ hệ thần kinh

- Biểu mô cảm giác của các giác quan

- Tu ến thượng thận tủ , phần thần kinh của tu ến ên

- Biểu bì da và các bộ phận phụ của da

- Men răng

- Biểu mô phủ các đoạn tận cùng của ống tiêu hóa, tiết niệu, sinh dục

- Biểu mô phủ đoạn trước khoang miệng, khoang mũi, các xoang, các tu ến phụ thuộc vào biểu mô ấ

2) Sự biệt hóa của trung bì

Các tế bào của trung bì phôi tạo thành một lớp mô thưa mỏng, nằm ở 2 bên của đường dọc giữa và xen giữa ngoại bì và nội bì Trung bì có 3 loại là trung bì cận trục, trung bì trung gian và trung bì bên

1 Trung bì cận trục

Trung bì cận trục nằm ở mỗi bên của ống thần kinh phân thành những đốt cấu tạo bởi những tế bào biểu mô Mỗi đốt ấ là một khúc ngu ên thủ

Quá trình biệt hóa của trung bình cận trục dẫn đến hình thành các các đốt nguyên thủ gồm: 4 đôi chẩm, 8 đôi cổ, 12 đôi lưng, 5 đôi thắt lưng, 5 đôi cùng, 8 – 10 đôi cụt Ðôi khúc ngu ên thủ chẩm thứ nhất và 5 – 7 đôi cụt biến đi sớm, nga sau khi được tạo ra

Những tế bào tạo thành bụng và thành ngoài mất dạng biểu mô, tăng sinh và

di chu ển về phía dâ sống tạo thành mô dạng sợi được gọi là trung mô hoặc mô liên kết ngu ên thủ (H 4B) Những tế bào của mô nà được gọi là những tế bào trung mô, có khả năng biệt hóa thành nhiều loại khác nhau: biệt hóa thành ngu ên bào sợi để tạo ra mô liên kết, biệt hóa thành ngu ên bào sụn để hình thành mô sụn, biệt hóa thành tạo cốt bào liên quan tới sự hình thành mô xương

Thành trong của khúc ngu ên thủ quặt về phía bụng và áp sát thành lưng, 2 thành ấ tạo nên đốt da – cơ Mỗi đốt sinh ra một lớp tế bào mới ở mặt bụng, chúng tạo nên đốt cơ (H.4C), tạo ra hệ cơ của các đoạn phân đốt tương ứng Sau khi đốt cơ được tạo ra, những tế bào thành lưng khúc ngu ên thủ tạo nên đốt da

Ðốt da tách rời khỏi đốt cơ và phân tán nga dưới ngoại bì da, tạo mô liên kết dưới

da (H 4D)

2 Trung bì trung gian

- Ở vùng cổ và ngực,chúng biệt hóa thành những đám tế bào chia đốt gọi là đốt thận

- Trong khi đó, ở vùng đuôi, chúng tạo thành dải tế bào không chia đốt gọi là dải sinh thận Những đốt thận và dải sinh thận sẽ tạo ra đơn vị bài tiết của thận và của

hệ tiết niệu

- Trung bì trung gian còn là nguồn gốc của hệ sinh dục và tu ến vỏ thượng thận

3 Trung bì bên

Trung bì tấm bên tạo lá thành và lá tạng Khi phôi phát triển, khoang cơ thể sẽ được ngăn thành khoang màng phổi, khoang màng tim, khoang màng bụng Trong trung bì bên xuất hiện những hốc nhỏ được tạo ra từ những khoảng gian bào nở rộng Các hốc nhỏ nà dần dần họp với nhau tạo thành hốc lớn gọi là khoang cơ thể (còn gọi là khoang trong phôi)

Khoang cơ thể tách trung bì bên tạo thành 2 lá:

+ Lá thành dán sát vào ngoại bì và tiếp nối với lá thành trung bì ngoài phôi phủ ngoài màng ối

+ Lá tạng dán vào nội bì và tiếp nối với lá tạng trung bì ngoài phôi phủ ngoài túi noãn hoàng, ở bờ đĩa phôi Khoang cơ thể phải và trái thông với khoang ngoài phôi ở bờ đĩa phôi (H 3 C,D)

Ở những giai đoạn phát triển tiếp theo, khoang cơ thể được ngăn thành khoang màng ngoài tim (phần đầu của khoang), khoang màng phổi (phần giữa) và khoang màng bụng (phần đuôi)

4 Máu và mạch máu

Trong quá trình tạo phôi vị, một phần trung bì phát sinh từ đường ngu ên thủ Ở diện mạch, những tế bào biệt hóa thành những tế bào trung mô gọi là những tế bào tạo máu và tạo mạch Chúng hợp lại thành đám ha dâ tế bào gọi là những tiểu đảo tạo máu và tạo mạch (H.5 A) Trong mỗi tiểu đảo, những khoảng gian bào dần dần rộng ra, đẩ các tế bào xa nhau Ở trung tâm mỗi tiểu đảo, tế bào trở thành hình cầu và biệt hóa thành tế bào máu ngu ên thủ Ở ngoại vi mỗi tiểu đảo, tế bào tạo ra một ống nội mô chứa đầ hu ết cầu (H.5 B) Về sau, do sự nẩ

mầm của các tế bào nội mô, những tiểu đảo tạo máu và tạo mạch lân cận thông với nhau tạo thành một hệ thống mạch chứa hu ết cầu (H.5 C)

Những hu ết cầu và mạch máu cũng được tạo ra như vậ trong trung mô của cuống phôi, màng đệm, nhung mao đệm và thành túi noãn hoàng ( H 6) Sau đó, những mạch ngoài phôi sẽ nối tiếp với những hệ thống mạch trong phôi Tim và các mạch máu lớn đầu tiên của phôi được tạo ra ở diện mạch

Tóm lại: Trung bì là nguồn gốc:

- Các mô chống đỡ: mô liên kết chính thức, mô sụn, mô xương

- Các mô cơ: cơ vân, cơ trơn, cơ tim

- Thận, tu ến sinh dục, đường bài xuất của hệ tiết niệu – sinh dục

-Tu ến vỏ thượng thận

- cơ quan tạo hu ết và các hu ết cầu, mạch máu, mạch bạch hu ết

3) Sự biệt hóa của nội bì

Lúc mới được tạo ra, lớp nội bì có dạng hình đĩa dẹt và nằm sát với ngoại bì Cùng với sự phát triển của ống thần kinh, đặc biệt là các túi não, làm cho đĩa phôi vồng lên và phồng vào trong khoang ối tạo ra một nếp gấp theo hướng đầu - đuôi

Do sự lớn lên, ngà càng cong và càng vồng lên của phôi vào khoang ối theo hướng đầu - đuôi và do sự tạo ra những nếp gấp ở đầu, đuôi và 2 bên sườn của

phôi làm cho túi noãn hoàng dài ra và thắt lại Một phần lớn liên tục của nội bì túi noãn hoàng sát nhập vào thân phôi và nối với phôi bởi một đoạn thắt hẹp được gọi

là cuống noãn hoàng Sự gấp nếp ở 2 bên sườn của phôi làm cho lớp nội bì phôi cuộn lại thành một cái ống có 2 đầu bịt kín gọi là ống ruột ngu ên thủ Phần đầu của nội bì hình thành đoạn ruột trước, phần đuôi hình thành đoạn ruột sau Phần nằm ở bên trong phôi của túi noãn hoàng, và phần nội bì giữa đoạn ruột trước và ruột sau hình thành đoạn ruột giữa Ruột giữa vẫn tạm thời thông với túi noãn hoàng qua cuống noãn hoàng Sau nà , cùng với sự phát triển tiếp theo của phôi, cuống noãn hoàng hẹp lại và dài ra Ở vùng đầu phôi, ruột trước được bịt ở đầu trước bởi màng họng Ở vùng đuôi phôi, đoạn sau của ruột sau phình lên tạo thành

ổ nhớp bị bịt kín bởi màng nhớp, màng nà về sau phân thành 2 đoạn: màng niệu sinh dục và màng hậu môn (H 7C, D)