Sự phân chia tế bào sinh học phân tử đại học

Nhiễm sắc thể tế bào nhân sơ- Ở tế bào nhân sơ, DNA rất ít so với tế bào nhân thật, chúng tập trung ở 1 vùng gọi là vùng nhân nucleoid region - NST của tế bào nhân sơ chỉ có duy nhất 1 p

SỰ PHÂN CHIA TẾ BÀO

1

Mục tiêu

1 Cấu trúc NST

2 Quá trình nguyên phân

3 Quá trình giảm phân

4 Sự sinh tinh và sinh trứng ở động vật

Bacterial

chromosome

Nhiễm sắc thể tế bào nhân sơ

- Ở tế bào nhân sơ, DNA rất ít so với tế bào nhân thật, chúng tập trung ở 1 vùng gọi là vùng nhân (nucleoid region)

- NST của tế bào nhân sơ chỉ có duy nhất 1 phân tử DNA dạng vòng.

- Ngoài DNA NST còn có 1 số DNA dạng vòng có kích thước nhỏ (~ 2 – 5 kb) gọi là plasmid, các plasmid này có thể sao chép độc lập với DNA NST và chúng có thể được trao đổi giữa các vi khuẩn với nhau khi chúng tiếp hợp.

7

chưa xoắn

xoắn

Trực phân (Binary fission)

Nhân đôi NST

9

Sinh vật nhân sơ, tế bào phân chia bằng hình thức trựcphân (binary fission) gồm 2 bước:

- Sao chép DNA và tổng hợp DNA từ DNA có sẵn

- Hình thành vách ngăn phân chia tế bào mẹ thành 2 tếbào con

Tâm động là điểm thắt eo chia NST thành 2 vai với chiều dài

khác nhau

+ Vai ngắn hơn: vai p

+ Vai dài hơn: vai q

Dựa vào vị trí tâm động người ta chia:

+ NST tâm giữa

+ NST tâm lệch

+ NST tâm đầu

+ NST tâm mút

A NST TÂM GIỮA (Metacentric chromosome)

B NST TÂM LỆCH (Submetacentric chromosome)

C NST TÂM ĐẦU (Acrocentric chromosome)

D NST TÂM MÚT (Telocentric chromosome)

- Trong tế bào sinh dưỡng NST tồn tại thành từng cặp NSTtương đồng trong đó có 1 chiếc từ cha, một chiếc từ mẹ.

- Số lượng NST trong tế bào luôn là bội số của 2

lưỡng bội 2n

- Trong tế bào giao tử (tinh trùng hay noãn) mỗi cặp NSTtương đồng chỉ còn lại 1 chiếc đơn bội n

- Cùng 1 loài số lượng NST bằng nhau

- Sự khác nhau về số lượng NST giữa các loài không phảnánh mức độ tiến hóa của loài

15

2 nhiễm sắc tử chị em NST tương đồng

NST kép

+

2 nhiễm sắc tử

NST kép tương đồng

- Khi tế bào chưa phân chia, không thể thấy được NST màchỉ có thể quan sát được các phần ăn màu đậm hơn trongnhân gọi là chất nhiễm sắc.

- Chất nhiễm sắc cấu tạo từ DNA và 2 loại: protein phihistone và protein histone

+ Protein phi histone có tính acid, được tìm thấy ở nhữngvùng liên kết lỏng lẻo với DNA

+ Protein histone có tính kiềm, gồm 5 loại: H1, H2A, H2B,H3 và H4

17

Cấu trúc NST

- Protein histone mang điện tích dương sẽ được quấn xungquanh bởi một đoạn DNA mang điện tích âm tạo nên mộtcấu trúc gọi là nucleosome.

- Mỗi 1 nucleosome cấu tạo gồm 1 đoạn DNA có chiều dài

146 bp quấn quanh 8 phân tử protein histone (H2A, H2B,H3, H4, mỗi loại gồm 2 phân tử), nucleosome có đườngkính khoảng 110 Å

Cấu trúc Nucleosome

- Nucleosome có chức năng giống như một cuộn chỉ nhỏ,ngăn không cho các DNA bị rối lại với nhau.

- Các nucleosome nối lại với nhau bằng những đoạn DNAngắn với sự tham gia của protein H1 tạo thành sợi cơ bản

- Các sợi này tiếp tục xoắn lại thành sợi nhiễm sắc cóđường kính 300 Å, các sợi này tiếp tục xoắn nữa tạo thànhống rỗng có đường kính 2400 Å, các ống này sẽ cuộn xoắnlại ở kỳ giữa tạo thành các NST

21

- Giúp duy trì số lượng NST không đổi (2n)

- Xảy ra ở tế bào sinh dưỡng

Chu kỳ tế bào (cell cycle)

Chu kỳ tế bào gồm:

- Kỳ trung gian: G1, S, G2

- Kỳ phân cắt nhân (M): kỳ trước, kỳ giữa, kỳ sau, kỳ cuối

Kỳ trung gian chiếm phần lớn thời gian của chu kỳ tế bào

Kỳ trung gian (Interphase)

Tế bào ở giai đoạn không phân chia kỳ trung gian

Trong kỳ này tế bào tiến hành các hoạt động sống: hô hấp,tổng hợp protein, tăng trưởng…

Trong nhân chưa xuất hiện NST chỉ thấy được chất nhiễmsắc, màng nhân và hạch nhân

25

Kỳ trung gian gồm 3 giai đoạn: G1, S, G2

+ Giai đoạn G1: ribosome và các bào quan bắt đầu nhânđôi

+ Giai đoạn S: tổng hợp DNA xảy ra, các bào quan tiếp tụcnhân đôi

+ Giai đoạn G2: tế bào bắt đầu phân chia nhân

Trung tử

Màng nhân Chất nhiễm sắc

Sự phân chia nhân và tế bào chất (Mitosis)

Gồm: kỳ trước, kỳ giữa, kỳ sau, kỳ cuối

1 Kỳ trước (Prophase)

- Ở kỳ trước, các NST bắt đầu xoắn lại, trở nên ngắn vàdày hơn, lúc đầu có dạng sợi dài và mảnh, sau đó có dạnghình que ngắn

- Thoi phân bào hình thành giúp các NST phân ly trong quátrình phân cắt

29

Kỳ trước (Prophase)

31

Trung tửTâm động

Thoi phân bào NST

4 Kỳ cuối (Telophase)

- Hình thành màng nhân, các NST bắt đầu tháo xoắn vàtrở lại hình dạng của kỳ trung gian, hạch nhân xuất hiện,thoi phân bào biến mất, sự phân chia tế bào chất cũnghoàn thành

- Kỳ cuối kết thúc có đầy đủ đặc điểm của kỳ trung gian

Sự phân chia tế bào chất (cytokinesis)

- Tế bào ĐV: Thành lập rãnh phân cắt (cleavage furrow)

Rãnh phân cắt (Cleavage furrow)

Sự phân chia tế bào chất ở tế bào Động vật

Các vi sợi actin co lại

Phân chia tế bào chất ở tế bào Thực vật

Đĩa tế bào

Hai tế bào con

41

SỰ GIẢM PHÂN (MEIOSIS)

43

- Xảy ra ở tế bào sinh dục

- Từ 1 tế bào mẹ (bố) lưỡng bội cho ra 4 tế bào đơn bội(giao tử n)

- Gồm 2 lần phân chia: giảm phân I và giảm phân II

- Mỗi lần phân chia: kỳ trước, kỳ giữa, kỳ sau, kỳ cuối

- Giữa 2 lần phân chia không có kỳ trung gian

Giảm phân I

 Kỳ trước I

- Các NST từ từ xoắn lại, trở nên dày và ngắn hơn, bắt màu đậm Hạch nhân và màng nhân biến mất, hình thành thoi phân bào.

- Xảy ra sự trao đổi chéo (crossing over): nhiễm sắc tử của NST này trao đổi một số đoạn với nhiễm sắc tử của NST khác trong cặp tương đồng

45

- Thoi vô sắc tiêu biến

- Màng tế bào thắt lại chính giữa hình thành 2 tế bào con

Sự giảm phân ở tế bào hạt phấn Bắp

So sánh sự giảm phân và nguyên phân

Sự giảm phân và chu kỳ sống của sinh vật

 Thực vật

- Giảm phân tạo ra các tế bào sinh sản đơn bội (n) gọi làbào tử (spore) Các bào tử này nguyên phân để pháttriển thành cơ thể đa bào đơn bội

51

Thực vật bậc thấp

THỤ TINH

NGUYÊN PHÂN

NGUYÊN PHÂN GIẢM PHÂN

Hợp tử

Bào tử đơn bội

Giao tử đơn bội

cơ thể đơn bội trưởng thành

Đơn bội chiếm ưu thế

Thực vật bậc cao

Tinh trùng

Ống phấn Hạt phấn Nướm

 Động vật

- Ở con đực các biểu mô sinh tinh nằm trong ống sinh tinhcủa dịch hoàn giảm phân tạo 4 tế bào đơn bội có kíchthước xấp xỉ nhau được chuyên hóa thành tinhtrùng

- Ở con cái các tế bào noãn được tạo ra trong các nangcủa buồng trứng Khi tế bào trong buồng trứng giảmphân 4 tế bào (1 tế bào + 3 thể cực)

55

Sự sinh tinh và sinh trứng ở động vật

Hợp tử lưỡng bội

Giai đoạn lưỡng bội chiếm ưu thế

Động vật

57