CHU KỲ TẾ BÀO VÀ CƠ CHẾ KIỂM SOÁT CHU KỲ TẾ BÀO

Meiosis là quá trình phân bào của các tế bào sinh dục trưởng thành tạo thành các giao tử đơn bội (trứng và tinh trùng) Meiosis là quá trình phân bào của các tế bào sinh dục trưởng thành tạo thành các giao tử đơn bội (trứng và tinh trùng) Meiosis là quá trình phân bào của các tế bào sinh dục trưởng thành tạo thành các giao tử đơn bội (trứng và tinh trùng)

Chương VI

CHU KỲ TẾ BÀO VÀ

CƠ CHẾ KIỂM SOÁT CHU KỲ TẾ BÀO

NỘI DUNG

• ÔN T P V  CHU K  T  BÀO  Ậ Ề Ỳ Ế

• C  CH  KI M SOÁT CHU K  T  BÀO Ơ Ế Ể Ỳ Ế

Chu k  s ng c a t  bào  ỳ ố ủ ế là th i gian di n ờ ễ

ra k  t  th i đi m t  bào đ c hình ể ừ ờ ể ế ượ

thành  nh  phân bào c a t  bào m  và ờ ủ ế ẹ

Các giai đo n trong chu k  t  bàoạ ỳ ế

Các giai đo n trong chu k  t  bàoạ ỳ ế

T  bào ngh  ngế ỉ ơi (resting cells) rút 

kh i chu k  t  bào, ỏ ỳ ế để quay l i  ạ  

c n các bầ ước  đ cặ  bi tệ

G n cu i G1= 1 ầ ỗ đi m “check ể

point” quan tr ng g i là ọ ọ đi m ể

G1 : RNA and protein synthesis, no DNA replication

S : DNA replication (2n­4n) G2 : two complete diploid sets of chromosomes Control point : G1­S, G2­M

MITOSIS Phân bào nguyên nhiễm

Là quá trình phân chia t  bào mà k t qu  ế ế ả là t o ra 2 t  ạ ế

bào con gi ng nhau ố t  m t t  bào ừ ộ ế mẹ.

Mitosis được chia thành các giai đoạn

Animal Cell Plant Cell

Photographs from: http://www.bioweb.uncc.edu/biol1110/Stages.htm

Animal Cell Plant Cell

Photographs from: http://www.bioweb.uncc.edu/biol1110/Stages.htm

Tế bào chuẩn bị NST cho phân chia

Animal Cell

– Chromosomes line up

at the center of the cell

– Spindle fibers attach

from daughter cells to

Animal Cell Plant Cell

Photographs from: http://www.bioweb.uncc.edu/biol1110/Stages.htm

chromosome (called chromotid) moves to each daughter cell

Animal Cell Plant Cell

Photographs from: http://www.bioweb.uncc.edu/biol1110/Stages.htm

– Cell wall pinches in to

form the 2 new

daughter cells

Animal Cell Plant Cell

Photographs from: http://www.bioweb.uncc.edu/biol1110/Stages.htm

Mitosis Animation

http://www.cellsalive.com/mitosis.htm 

Mitosis in a plant cell

in prometaphase, the nuclear envelop will fragment.

Metaphase The

spindle is complete, and the chromosomes, attached to microtubules

at their kinetochores, are all at the metaphase plate.

Anaphase The

chromatids of each chromosome have separated, and the daughter chromosomes are moving to the ends

of cell as their kinetochore microtubles shorten.

Telophase Daughter

nuclei are forming Meanwhile, cytokinesis has started: The cell plate, which will divided the cytoplasm

in two, is growing

toward the perimeter

of the parent cell.

Phân bào nguyên nhi m   th c v t ễ ở ự ậ

Phân chia tế bào chất (Cytokinesis)

Phân chia tế bào chất ở động vật và thực vật

Wall of patent cell Cell plate

New cell wall

(a) Cleavage of an animal cell (SEM) (b) Cell plate formation in a plant cell (SEM)

Meiosis là quá trình phân bào c a các t  bào sinh d c  ủ ế ụ

tr ng thành t o thành các giao t  đ n b i (tr ng và  ưở ạ ử ơ ộ ứ

tinh trùng)  

MEIOSIS Phân bào giảm nhiễm

Trong quá trình meiosis, DNA nhân đôi 1 l n  ầ

nh ng nhân phân chia 2 l n  ữ ầ

http://www.biosci.uga.edu/almanac/bio_103/notes/apr_3.html.  

Chromosome replication

Parent cell

(before chromosome replication)

Chiasma (site of crossing over) MEIOSIS I

Prophase I

Tetrad formed by synapsis of homologous chromosomes

Metaphase

Chromosomes positioned at the metaphase plate

Tetrads positioned at the metaphase plate

Metaphase I

Anaphase I Telophase I

Haploid

n = 3

MEIOSIS II

Daughter cells of meiosis I

Homologues separate during anaphase I;

sister chromatids remain together

Daughter cells of meiosis II

• No genetic exchange between homologous chromosomes

• One diploid cell produces 2 diploid cells or one haploid cell produces 2

haploid cells

• New cells are genetically identical to original cell (except for mutation)

Sự sai khác giữa Mitosis & Meiosis

Thoi phân bào ch a 3 lo i MT ứ ạ

LE 12-7

Microtubules Chromosomes

Sister chromatids

Aster

Centrosome

Metaphase plate

Kineto­ chores

Kinetochore microtubules

0.5 µm

Overlapping nonkinetochore microtubules

1 µm Centrosome

NỘI DUNG

• ÔN T P V  CHU K  T  BÀO  Ậ Ề Ỳ Ế

• C  CH  KI M SOÁT CHU K  T  BÀO Ơ Ế Ể Ỳ Ế

The 2001 Nobel Prize in  Physiology or Medicine was  awarded to Lee Hartwell,  Paul Nurse, and Tim Hunt 

M c phát tri n trong ố ể

nghiên c u v  s  phân ứ ề ự

chia t  bàoế

Các protein tham gia đi u hòa chu k  t  bào ề ỳ ế

CDKs có vai trò thêm các nhóm phosphate vào các hợp chất

protein khác nhau có vai trò điều khiển các quá trình của chu kỳ

tế bào

Variation in Cell Cycle Cyclins

Start Cell cycle phases

Cyclin­dependent kinases

cyclins

Cyclin Levels

­ Hai lo i then ch t trong s  các ch t đi u ti t chu k  t  bào  ạ ố ố ấ ề ế ỳ ế

kinase ­ CDK).

CDK ch  y u bi u hi n trong các t  bào mà cyclin  ủ ế ể ệ ế

đã đ c sinh t ng h p   m t s  giai đo n nh t đ nh  ượ ổ ợ ở ộ ố ạ ấ ị

c a  chu k   t   bào.    đây, hàm  l ng  CDK  không  ủ ỳ ế Ở ượ thay đ i trong su t chu k  t  bào, nh ng cyclin thì  ổ ố ỳ ế ư

có, chúng đ c t ng h p và phân gi i m t cách tu n  ượ ổ ợ ả ộ ầ hoàn ­ chính vì th  ho t tính c a CDK tăng và gi m  ế ạ ủ ả trong su t chu k  t  bào, đi u này d n đ n s  bi n  ố ỳ ế ề ẫ ế ự ế thiên theo chu k  c a các ph n  ng phosphoryl hóa  ỳ ủ ả ứ

do enzyme này gây ra.

a G1 cyclins (D cyclins)

S-phase cyclins (cyclins E and

A)

mitotic cyclins (B cyclins)

Nồng độ của c ác chất này tăng giảm

với c ác pha khác nhau của chu kỳ tế

C ác tế bào bước vào một chu ky tế bào được quyết định bởi cá protein trong tế

b ào chất Một số protein chính đóng vai trò điều hòa là ( ở động vật)

Các ph c h  Cyclin/cyclin dependent kinase ứ ệ

(cell division cycle) 

Phức hợp Cyclin + CdK giúp khởi động quá trình phân

MPF Cyclin

Cdk

Molecular mechanisms that help regulate the cell cycle

ac cu m ula tio n

G1 SM

M checkpoint

G2 checkpoint

G2

Control system

DNA damage checkpoints.  Đi m ki m soát nh ng h  h ng c a ể ể ữ ư ỏ ủ

DNA: nh n bi t các h  h ng c a DNA tr c khi t  bào b c vào pha ậ ế ư ỏ ủ ướ ế ướ

S  (a G1 checkpoint) và sau pha S  (a G2 checkpoint). 

Spindle checkpoints= đi m ki m ể ể

soát con thoi: 

phát hi n b t c  sai sót c a s i t  ệ ấ ứ ủ ợ ơ

vô s c đ  bám vào ắ ể kinetochores 

và duy trì t  bào   mế ở etaphase cho 

đ n khi t t c  kinetochores đ c ế ấ ả ượ

bám m t cách chính xác.  ộ

Phát hi n s  r p ráp không thích ệ ự ắ

h p c a b n thân s i vô s c và ợ ủ ả ợ ắ

đình ch  s  phân bào ỉ ự

Kh i đ ng s  t  ch t c a t  bào ở ộ ự ự ế ủ ế

n u h  h ng là không th  s a ế ư ỏ ể ử

ch aữ

checkpoint, the cell exits the cell  cycle and goes into G0, a 

nondividing state.

Các protein tham gia các đi m ki m soát trong chu k  t  bào ể ể ỳ ế

MAD (="mitotic arrest deficient

ATM (="ataxia telangiectasia mutated") 

ATR=ATM and Rad3 related

Các yếu tố ức chế Cell Cycle

Một phức hợp các protein kiểm soát chu kỳ tế bào nhận dạng các DNA không được tái bản hoặc có hư hỏng và hoạt hóa protein kinase Chk1

Chk1 phosphorylates và ức chế Cdc25 protein

phosphatase

Sự ức chế của Cdc25 ngăn cản quá trình revents

dephosphorylation và hoạt hóa của Cdc2

Điều khiển điểm kiểm soát G2 checkpoint

Sự hư hỏng trong DNA dẫn đến sự tăng nồng độ của p53 nội bào, là nhân tố hoạt hóa sự phiên

mã của gen mã hóa cho Cdk inhibitor p21

Ngoài việc ức chế chu kỳ tế bào bằng cách bám vào phức hợp Cdk/cyclin complexes, p21 có thể trực tiếp ức chế sự tổng hợp DNA bằng cách

tương tác với PCNA (a subunit of DNA

polymerase d)

Cảm ứng tạo p21 do DN bị

hư hỏng

Vai trò của P53 trong kiểm soát chu kỳ tế bào

• Là gen ức chế các khối u bị đột biến liên quan đến các bệnh ung thư ở người P53 mã hóa cho

yếu tố phiên mã (TF) p53 protein.

• Protein này phân hủy nhanh chóng trong các tế bào bình thương, vì thế có nồng độ rất thấp

• Trong sự trả lời những hư hỏng DNA ở G1, nồng độ p53 protein tăng lên nhanh chóng vì sự

hoạt hóa một checkpoint protein kinase (chk2) là enzyme phosphorylate p53 và làm hcúng giảm sự phân hủy qua con đường ubiquitination/proteasome pathway

• Điều này cho phép p53 hoạt hóa sự phiên mã cdk inhibitor (CKI) p21, là nhân tố bám vào tất

cả các cdks và ức chế hoạt động của chúng và vì thế “bắt giữ ” tế bào cho đến khi DNA hư hỏng được sửa chữa Sau đó p53 trở về ngưỡng nồng độ bình thưừong và tế bào thaót ra khỏi điểm bị bắt giữ

• Khi DNA bị hư hỏng nặng không thể sửa chữa, p53 hoạt hóa các gen dẫn đến sự tự chết của tế bào

apoptosis (cell death).

P P P

C  ch  ki m soát trong chu k  t  bào ơ ế ể ỳ ế

ATM=ataxia telangiectasia mutated

APC= anaphase promoting complex

ART= ATM and Rad 3­related)