Chu kỳ tế bào và nguyên phân

Chu kỳ tế bào và nguyên phân Nguyên phân mitosis là quá trình phân chia tế bào trong đó các tế bào con được tạo ra có số lượng nhiễm sắc thể giống với các tế bào bố mẹ.. Kiểu phân bào

Chu kỳ tế bào và

nguyên phân

Nguyên phân (mitosis) là quá trình phân

chia tế bào trong đó các tế bào con được tạo ra có số lượng nhiễm sắc thể giống với các tế bào bố mẹ Kiểu phân bào này đặc trưng cho các tế bào soma, kể cả các

tế bào sinh dục (2n) ở pha sinh sản của

sự phát sinh giao tử ở các động-thực vật (mục IV.2), và xảy ra theo cấp số nhân với công bội bằng 2, nghĩa là: từ một tế bào ban đầu trải qua k lần nguyên phân

liên tiếp sẽ cho ra 2k tế bào giống nó Nhờ vậy mà cơ thể lớn lên và các tế bào trong cơ thể thường xuyên được đổi mới Quy luật phân bào này được minh họa đơn giản như sau:

1→ 2 → 4 → 8 → 16 → 32 → 64 →

128 → 256 → 512 →

1 Chu kỳ tế bào (cell cycle)

Quá trình nguyên phân lặp lại theo chu

kỳ như vậy được gọi là chu kỳ nguyên

phân hay chu kỳ tế bào (cell cycle)

Nguyên phân là một phần của toàn bộ chu kỳ tế bào đối với các tế bào trải qua nguyên phân (như hợp tử, các tế bào phôi, các tế bào thuộc các mô sinh trưởng hay mô phân chia; hình 3.7a) Nói chung, một chu kỳ tế bào bao gồm hai giai đoạn

chính là nguyên phân (ký hiệu: M), là một phần tương đối nhỏ của toàn bộ chu

kỳ

(a)

Hình 3.7 (a) Sự phân chia của các tế

bào chóp rễ hành tây (Allium cepa)

(b) Sơ đồ tổng quát của một chu kỳ tế bào

tế bào, và phần còn lại của chu kỳ tế bào

gọi là kỳ trung gian (interphase) Gọi là

kỳ trung gian bởi vì nó nằm giữa hai lần phân chia liên tiếp Đây là giai đoạn tế

bào diễn ra các hoạt động chuyển hóa cao độ, tổng hợp và tái bản vật chất di truyền - DNA, chuẩn bị tích cực cho tế bào bước vào nguyên phân Nó được chia thành ba phần, gọi là G1, S và G2 Như vậy, theo nguyên tắc, một chu kỳ tế bào bao gồm bốn giai đoạn theo thứ tự sau đây (hình 3.7b): (1) G1 (first gap) = giai đọan khởi đầu trong đó tế bào sinh trưởng, chuyển hóa và chuẩn bị cho sự tái bản bộ gene; (2) S (DNA synthesis) = tổng hợp DNA (về chi tiết, xem chương 5); (3) G2 (second gap) = chuẩn bị cho quá trình nguyên phân; và (4) M =

nguyên phân (mitosis) Thời gian của các

giai đoạn khác nhau trong chu kỳ tế bào khác nhau một cách đáng kể, tùy thuộc vào từng loài, từng kiểu tế bào, nhiệt độ

và các nhân tố khác Chẳng hạn, thời lượng tương ứng với bốn giai đoạn G1, S,

G2 và M đối với các tế bào máu trắng của người đang phân chia là 11, 7, 4 và 2 giờ (thời gian toàn bộ là 24 giờ)

Khi một hợp tử vừa được hình thành hay một cơ thể đang sinh trưởng, chu kỳ này được lặp lại nhiều lần để hình thành nên một cá thể với hàng tỷ tế bào Một số kiểu tế bào trưởng thành, như các tế bào thần kinh và tế bào cơ vẫn giữ nguyên ở

kỳ trung gian, thực hiện các chức năng

đã được biệt hóa trong cơ thể cho đến lúc chết và không bao giờ phân chia nữa; giai đoạn đó được gọi là pha G0 Tuy nhiên, một số tế bào có thể từ pha G0 quay lại đi vào chu kỳ tế bào Mặc dù hầu hết các tế bào lympho trong máu người ở pha G0, nhưng nếu có sự kích thích thích hợp như khi bắt gặp kháng nguyên phù hợp chẳng hạn, chúng có thể

bị kích thích để quay lại chu kỳ tế bào

Có thể nói, G0 không đơn thuần chỉ ra sự vắng mặt của các tín hiệu cho nguyên phân mà là một sự ức chế hoạt tính của các gene cần thiết cho nguyên phân Các

tế bào ung thư thì không thể đi vào pha

G0 và được định trước để lặp lại chu kỳ

tế bào một cách vô hạn (xem chương 5)

Hình 3.8 Sơ đồ biểu diễn các kỳ của nguyên phân và chu kỳ của nó

2 Nguyên phân (mitosis)

Nguyên phân tự nó có thể chia làm bốn giai đoạn khác nhau, diễn tiến theo một

trình tự như sau: kỳ trước (prophase), kỳ

giữa (metaphase), kỳ sau (anaphase) và

kỳ cuối (telophase) Mỗi giai đoạn có một

nét đặc trưng riêng, đặc biệt là mối liên quan với tập tính của nhiễm sắc thể, nhờ

đó mà ta có thể xác định chúng (hình 3.8

và 3.9)

Sau khi tự nhân đôi ở kỳ trung gian (cụ thể là pha S) và hoàn tất việc chuẩn bị bước vào nguyên phân (pha G2), lúc này các nhiễm sắc thể tiếp tục đóng xoắn và kết đặc, nhờ vậy chúng hiện rõ dần dưới kính hiển vi quang học Mỗi nhiễm sắc

thể bây giờ gồm hai chromatid chị em

(sister chromatids) dính nhau ở tâm động Theo nguyên tắc, các chromatid này hoàn toàn giống nhau do kết quả của