LUYỆ NN HSG 10.11.12 VÀ CHUYÊ N SINH CHUYÊN ĐỀ: ĐIỀU KHIỂN CHU KÌ TẾ BÀO Phần II – NỘI DUNG A – LÝ THUYẾT CƠ BẢN I KHÁI QUÁT VỀ CHU KÌ TẾ BÀO Chu kỳ sống tế tế bào thời gian diễn kể từ tế bào hình thành từ phân bào tế bào mẹ kết thúc phân bào để thành tế bào Chu kì tế bào gồm hai thời kì kì trung gian phân bào - Kì trung gian chia làm pha: Pha G1; Pha S; Pha G2 - Phân bào (pha M): Phân bào nguyên nhiễm phân bào giảm nhiễm Thời gian chu kỳ tế bào phụ thuộc vào tốc độ phân bào giai đoạn khác phát triển thể Ví dụ số tế bào có chu kỳ sống ngắn tế bào sinh trưởng nhanh giai đoạn phát triển phôi (từ 15 đến 20 phút); tế bào ruột phân bào hai lần ngày; tế bào gan phân bào hai lần năm; tế bào thần kinh thể ĐIỀ U KHIỂ N CHU KÌ TẾ BÀ O Page LUYỆ NN HSG 10.11.12 VÀ CHUYÊ N SINH trưởng thành không phân bào mà kỳ trung gian kéo dài tế bào chết chết Hình : Các pha chu kỳ tế bào sinh vật nhân chuẩn II ĐIỀU KHIỂN CHU KÌ TẾ BÀO Cơ sở phân tử điều khiển chu kì tế bào Đầu thập niên 1970, nhà nghiên cứu Trường Đại học Colorado chứng minh chu kỳ tế bào điều khiển phân tử tín hiệu nằm tế bào chất Thí nghiệm tiến hành tế bào động vật có vú ni cấy: Hình : Thí nghiệm chứng minh phân tử có tế bào chất pha phía sau (S; M) kiểm sốt diễn tiến chu kì tế bào vào pha -Thí nghiệm 1: Dung hợp tế bào pha S với tế bào pha G nhân pha G1 bước vào pha S tổng hợp AND  tín hiệu kích hoạt loại chất hóa học tế bào chất tế bào S ĐIỀ U KHIỂ N CHU KÌ TẾ BÀ O Page LUYỆ NN HSG 10.11.12 VÀ CHUYÊ N SINH - Thí nghiệm 2: Khi tế bào pha M dung hợp tế bào pha khác, (thậm chí pha G1), nhân pha G1 bắt đầu pha M (hình thành thoi phân bào, nhiễm sắc chất cô đặc cho dù lúc NST chưa nhân đơi)  tín hiệu kích hoạt loại chất hóa học tế bào chất tế bào M Trong hệ thống điều hòa có nhân tố điều chỉnh trung tâm khiến cho trình xảy liên trình tự, theo thời gian, nhân tố điều chỉnh hoạt động đồng hồ quy đinh thời gian hoạt động q trình (giai đoạn) thơng qua điểm chốt (check points) Điểm chốt thể chế điều chỉnh theo mối liên hệ ngược, nghĩa hồn thành q trình trước điều kiện phát động cho trình sau Cơ sở phân tử chu kỳ tế bào hệ prôtêin: Cyclin; loại kinase phụ thuộc cyclin (CDK: cyclin dependent kinase); phức hệ Cdk – Cyclin (MPF); yếu tố ức chế (Protein ức chế), tín hiệu từ mơi trường mơi trường ngồi như: nhân tố sinh trưởng… Chu kì tế bào hệ thống điều khiển chu kì tế bào Chu kì tế bào điều khiển điểm kiểm sốt hệ thống tín hiệu bên bên ngồi tế bào Ví dụ: Bình thường tế bào gan không phân bào , bị cắt bỏ phần phần bị cắt bỏ tế bào gan phân bào tích cực để bù đắp lại phần bị cắt ( tế bào bị chết tiết chất có tác đơng kích thích phân bào, phân bào diễn khối lượng gan đạt tới khối lượng định dừng lại Hình : Sự tương đồng học cho hệ thống kiểm sốt chu kì tế bào (Các điểm kiểm soát màu đỏ G1; G2; M) 2.1 Kỳ trung gian ĐIỀ U KHIỂ N CHU KÌ TẾ BÀ O Page LUYỆ NN HSG 10.11.12 VÀ CHUYÊ N SINH Chiếm 90% chu kì tế bào Các tế bào thời kỳ thực chức trao đổi chất, hoạt động sống khác nhau, tổng hợp ARN ADN, prôtêin, enzym chuẩn bị cho tế bào phân bào Gian kì chia làm giai đoạn liên tiếp nhau: Giai đoạn G1 (Gap 1), giai đoạn S (Synthesis), giai đoạn G2 (Gap 2) Thời gian gian kỳ tùy thuộc vào thời gian pha G, S, G2, đặc biệt tùy thuộc vào G1 loại tế bào khác thời gian G1 khác nhau, giai đoạn S G2 tương đối ổn định 2.1.1 Pha G1 (Gap 1) Đây pha sinh trưởng chủ yếu tế bào Trong pha hoạt động chủ yếu tế bào tổng hợp ARN, protein, gia tăng tế bào chất, hình thành thêm bào quan làm tăng kích thước khối lượng tế bào Thời gian G1 tùy thuộc chức sinh lý tế bào Ví dụ tế bào phơi thời gian G1 giờ; tế bào gan G năm, tế bào thần kinh có G1 kéo dài suốt đời sống thể; tế bào ung thư thời gia G1 bị rút ngắn nhiều Trong chu kỳ tế bào, vào cuối pha G có điểm chốt G1 (ở động vật có vú gọi điểm hạn định R- retriction point; Ở Nấm men gọi điểm bắt đầu S Start) điểm chốt quan trọng để thực việc kiểm tra chức tổng hợp protein hay ARN pha G1 Hình : Điểm kiểm soát G1 - Nếu tế bào hoàn tất chức tổng hợp protein ARN G1 nhận tín hiệu tiếp đến pha S, G 2, M hoàn thành phân chia ĐIỀ U KHIỂ N CHU KÌ TẾ BÀ O Page LUYỆ NN HSG 10.11.12 VÀ CHUYÊ N SINH - Nếu tế bào chưa hoàn thành việc tổng hợp protein ARN có tượng bất thường tế bào nhận tín hiệu dừng lại, khỏi chu kì, khơng phân chia vào q trình biệt hóa (gọi pha G 0) Những loại tế bào thường bị dừng lại G1 chuyển sang trạng thái G0 tạm thời là: Tế bào gan, tế bào biểu mô, biểu mô ruột, tế bào limpho, vĩnh viễn (tế bào nơ ron) Thực chất tế bào khơng nghỉ hồn tồn mà giảm cường độ hoạt động tổng hợp protêin nhiều 20% thực chức mô, quan mà tế bào thành viên Để vượt qua điểm kiểm sốt G 1, tế bào cần phải kích hoạt phân tử tín hiệu Cdk - cyclin hoạt động (MPF) Các MPF kích hoạt hàng loạt protein khác dẫn đến kích thích tế bào vượt qua điểm kiểm sốt Ở động vật có vú, điểm kiểm sốt G1 có: - Các phức hệ Cyclin D - Cdk4, Cdk6 –Cyclin với Cdk2- Cyclin E tác động chuyển tế bào từ G1 sang pha S - Hoạt động protein P53 (cảm ứng có ADN bị sai hỏng): + Nếu ADN bị hư hỏng nhẹ, P53 làm cho chu kỳ tế bào tạm dừng lại pha G1 để sửa chữa ADN + Nếu ADN hư hỏng nặng protein P53 hoạt hóa gen dẫn đến q trình tự chết tế bào theo chương trình (apotosis) + Những tế bào chứa gen đột biến P53 trạng thái đồng hợp, tế bào vượt qua G1 kể tế bào có sai hỏng nhẹ khơng tự chết có sai hỏng nặng tạo đột biến tái xếp lại ADN dẫn dến phát triển thành tế bào ung thư Vì vậy, người ta gọi gen mã hóa cho protein p53 gen ức chế ung thư (tumor suppressor gene) Đối với tế bào phôi sớm, chu kỳ tế bào kéo dài khoảng 30 phút đến chúng khơng có pha G1 Các yếu tố cần thiết pha G1 chuẩn bị trước có sẵn tế bào chất trứng Trong q trình phát triển phơi thai, pha G1 gen hệ gen hoạt hóa khác tổng hợp nên protein đặc thù từ tạo nên dịng tế bào xoma biệt hóa mơn quan khác thể ĐIỀ U KHIỂ N CHU KÌ TẾ BÀ O Page LUYỆ NN HSG 10.11.12 VÀ CHUYÊ N SINH 2.1.2 Pha S (Synthesis) Tế bào từ pha G1 vào pha S vượt qua điểm hạn định R Trong pha này, hoạt động chủ yếu tế bào nhân đơi ADN từ nhân đôi NST, làm cho NST chuyển từ trạng thái đơn sang trạng thái kép; Ở tế bào động vật có nhân đơi trung tử Ở pha này, tế bào tiếp tục tổng hợp chất cần thiết gia tăng kích thước Thời gian kéo dài pha S đa số tế bào nhân chuẩn tương đối ổn định (6-8 giờ) Khi nhiễm sắc thể nhân đôi pha S, hai nhiễm sắc thể giữ nguyên trạng thái đính với nhau, hay gọi nhiễm sắc tử chị em Các nhiễm sắc tử chị em giữ với phức hệ protein cohesin, lắp ráp theo chiều dài nhiễm sắc tử chị em Protein cohesin nhiễm sắc tử chị em quan trọng trình phân chia nhiễm sắc thể, bảo vệ protein shugoshin khỏi phân giải sớm protein kết dính nhiễm sắc tử Ở trạng thái bình thường, cohesin bị phá huỷ muộn trình phân bào, cho phép nhiễm sắc tử chị em tách Ở phần lớn tế bào lồi động vật kỳ trung gian có trình hình thành thoi phân bào, cấu tạo vi ống với tiểu phần protein tubulin toả từ trung thể Chính trùng hợp giải trùng hợp tiểu phần tubulin tạo nên tổng hợp thoi phân bào hay trình co rút tơ vơ sắc dẫn đến di chuyển nhiễm sắc thể kỳ sau q trình phân bào Trong thí nghiệm nhà nghiên cứu Trường Đại học Colorado (Hình 1) phát hiện: Nếu dung hợp tế bào khởi đầu pha S với tế bào pha G1 nhân G1 bước vào pha S - tổng hợp ADN, điều thấy tín hiệu kích hoạt loại chất hóa học tế bào chất tế bào S 2.1.3 Pha G2 (Gap 2) Ngay sau pha S – thời gian G ngắn từ 4-5 Trong pha G Tế bào tiếp tục tổng hợp protein có vai trị hình thành thoi phân bào Cylcin, vi ống tubulin… Cuối pha G2 có điểm kiểm sốt G2, tế bào vượt qua điểm kiểm sốt bước vào nguyên phân (Pha M) ĐIỀ U KHIỂ N CHU KÌ TẾ BÀ O Page LUYỆ NN HSG 10.11.12 VÀ CHUYÊ N SINH Điểm kiểm soát G2 - Điểm kiểm tra cửa vào M, điểm chốt báo hiệu trình cần thiết cho phân bào hoàn tất như: Sự tái ADN, đông đặc tăng xoắn NST; Sự tạo thành vi ống chuẩn bị hình thành thoi phân bào tế bào vượt qua điểm chốt G2 đế vào kỳ đầu phân bào Nếu q trình chưa hồn tất có xảy hư hỏng ADN tế bào bị ách lại G2 không vào M Cylclin bắt đầu tổng hợp pha S tích lũy dần đến hết pha G Tại đây, Cyclin kết hợp với Cdk tạo phức hợp MPF (Cdk – Cyclin): Hình : Sự dao động nồng độ MPF hoạt tính cyclin chu kì tế bào Mức cyclin tăng pha S G xuống nhanh pha M có tính chu kì Phức hệ Cdk1- cyclin A Cdk1- cyclin B phát huy tác dụng G M - mitosis sớm, sau hoạt hóa photphorin hóa protein đóng vai trị chủ yếu rong co xoắn tăng xoắn sợi nhiễm sắc (protein codensin), protein tạo nên vi ống thoi phân bào (protein tubulin) protein có vai trị phân giải tái tạo màng nhân (các lamin…) kích thích tế bào nguyên phân (1) (5) (4) ĐIỀ U KHIỂ N CHU KÌ TẾ BÀ O Page (3) (2) LUYỆ NN HSG 10.11.12 VÀ CHUYÊ N SINH Hình : Cơ chế phân tử giúp điều chỉnh chu kì tế bào điểm kiểm soát G2 (1) Sự tổng hợp cyclin bắt đầu vò cuối pha S tiếp tục qua G Do cyclin bảo vệ khỏi phân hủy giai đoạn này, tích lũy lại (2) Các phân tử cyclin tích lũy kết hợp với phân tử Cdk quay vòng tạo nên lượng phân tử MPF đủ để tế bào qua điểm kiểm soát G khai mào kiện phân bào (3) MPF kích hoạt pha M qua photphoril hóa protein khác Hoạt tính MPF đạt cực đại kì (4) Trong kì sau, cyclin MPF bị phân rã, kết thúc pha M Tế bào bước vào pha G1 (5) Trong pha G1 điều kiện tế bào tạo môi trường thuận lợi cho phân giải cyclin Cdk MPF quay vòng lại Hình : Sự biến thiên hàm lượng phức hệ protein Cyclin ezym kinase phụ thuộc cyclin (CDK) qua pha chu kì tế bào Động vật có xương sống 2.2 Phân bào (pha M) 2.2.1 Nguyên phân ( Mitosis) Đây thời kỳ tế bào mẹ phân chia thành hai tế bào con, nối tiếp sau pha G2 - kiểu phân bào mà từ tế bào mẹ tạo hai tế bào có NST hồn tồn giống giống tế bào mẹ ban đầu Nguyên phân xảy tế bào sinh dưỡng sinh dục sơ khai, xảy lần nhân đôi lần phân chia NST; tế bào tạo tiếp tục chu kỳ nguyên phân ĐIỀ U KHIỂ N CHU KÌ TẾ BÀ O Page LUYỆ NN HSG 10.11.12 VÀ CHUYÊ N SINH Nguyên phân gồm: Phân chia nhân phân chia tế bào chất; Trong trình phân chia nhân, kì chuyển sang kỳ sau có điểm chốt M kiểm soát diễn tiến pha M 2.2.1.1 Phân chia nhân (caryokinesis) Tiến trình phân đơi nhân gồm kỳ: * Kỳ trước (Prophase) - Mỗi NST nhân đơi gồm hai nhiễm sắc tử đính với tâm động dọc theo NST nhờ protein cohensin (sự bám dính nhiễm sắc tử) - Hạch nhân phân rã tiêu biến Tấm lamina màng nhân bị phân giải, đứt thành nhiều đoạn hình thành khơng bào bé - Hình thành máy phân bào: + Tế bào động vật, hoạt hoá chất quanh trung tử đơn hợp tubulin trùng hợp tạo thành ống tubulin xếp phóng xạ tạo thành phân bào - thoi phân bào có dạng sợi: sợi cực sợi tâm động + Tế bào thực vật khơng có trung thể nên khơng hình thành trung tử, khơng tạo phân bào Cạnh nhân có vùng đậm đặc (giống vùng quanh trung tử) hoạt hóa trùng hợp tubulin để tạo thoi phân bào (phân bào có tơ, khơng sao) Trong kỳ đầu, nhóm phức hệ protein conhensin giúp chất nhiễm sắc đóng xoắn, co ngắn thể hình thái đặc trưng * Kỳ (Metaphase) - Đây thời kì dài nguyên phân, Các trung thể hai cực đối lập tế bào thoi phân bào chuyển vị trí trung tâm, - Các trung tiết phân hố thành tâm động, đính bên với sợi tâm động thoi, xếp vòng đường xích đạo nằm vng góc với trục thoi tạo thành " Tấm kì giữa" Thể động nhiễm sắc tử bám với vi ống thể động từ hai cực đối lập Cuối kì sang kì sau có điểm kiểm sốt G2: - Nếu trình pha G (tan rã màng nhân, tạo thoi phân bào trung tiết – tâm động bắm gắn NST vào sợi thoi…chưa hoàn tất tế bào bị ách lại kì trung gian Chất consixin có tác dụng ức chế trùng hợp hóa vi ống tulbulin dẫn đến khơng tạo thoi phân bào, tế bào bị ách kì tạo nên tế bào đa bội kì sau, kì cuối khơng diễn ĐIỀ U KHIỂ N CHU KÌ TẾ BÀ O Page LUYỆ NN HSG 10.11.12 VÀ CHUYÊ N SINH - Nếu hoàn tất trình: tan rã màng nhân, tạo thoi phân bào….thì chưa hồn tất tế bào vượt qua điểm kiểm sốt G2 vào kì sau Phức hệ Cdk-cyclin cịn hoạt hóa phức hệ APC (Anaphase Promotinh Complex) tác động đến kì sau, kì cuối tiếp diễn đồng thời phân giải cyclin để tế bào khỏi M vào G1 * Kỳ sau (Anaphase) - Thời gian ngắn nguyên phân tiếp diễn vài phút - Kỳ sau bắt đầu protein cohensin bị phân hủy enzim, hai trung tiết tách hai nhiễm sắc tử chị em cặp tách ra, nhiễm sắc tử trở thành nhiễm sắc thể đầy đủ - Các NST di chuyển cực (tốc độ 1μm/phút) nhờ: + Sự co ngắn sợi tâm động (do giải trùng hợp vi ống tubulin) + Phối hợp với kéo dài sợi cực + Sự hẹp lại thoi phân bào Các vi ống hoạt động chuyển động hướng cực nhiễm sắc thể, có lẽ có hai chế, hai chế cần thiết có tham gia protein động * Kỳ cuối (Telophase) Trong tế bào hình thành hai nhân Cuối kì cuối, tái trùng hợp lamin tạo thành lamina hình thành màng nhân bao quanh chất nhiễm sắc tạo hạch nhân NST đơn dãn xoắn, dài ra, NST trở nên đặc Kết thúc phân chia nhân thành hai nhân giống hết di truyền 2.2.1.2 Phân chia tế bào chất (cytokinesis) - Ở tế bào động vật có co rút vòng vi sợi actin tạo nên eo thắt vùng xích đạo (mặt phẳng phân cắt tế bào chất thẳng góc với trục thoi phân bào) dẫn đến cắt đôi tế bào chất, nửa chứa nhân - Ở tế bào thực vật có thành xenlulo, phân chia tế bào chất bắt đầu xuất vách ngang vùng trung tâm xích đạo, phát triển phía ngoại vi vách ngang phát triển hệ thống cầu chất Tham gia tạo thành vách ngang có hệ gongi, lưới nội chất vi ống cực thoi tồn dư * Các bào quan: ti thể, lục lạp, lưới nội chất phân chia TB kì sau 2.2.2 Giảm phân (Meiosis) ĐIỀ U KHIỂ N CHU KÌ TẾ BÀ O Page 10 LUYỆ NN HSG 10.11.12 VÀ CHUYÊ N SINH “Chết theo chương trình” kiểu đáp ứng thể yếu tố stress từ mơi trường Đáp ứng có ý nghĩa nhờ khả tự loại bỏ tế bào bị hỏng nghiêm trọng mà tồn chúng gây hại cho thể Hình 10 Sơ đồ q trình ức chế phân bào (Mơ theo hình Jorde-Carey,2000) Tuy vậy, chết theo chương trình cịn xảy khơng có yếu tố stress môi trường Cụ thể, giai đoạn phát triển phôi-thai, nhiều tế bào tự động chết sau chúng hoàn thành "nhiệm vụ" sinh học Điều cần thiết cho trình phát triển phơi - thai bình thường Chẳng hạn, giai đoạn hình thành chi bào thai động vật có vú, tế bào nằm ngón tay ngón chân phải tự chết đi; khơng, có tượng "dính"các ngón tay ngón chân với Có điểm đáng ý protein p53 khơng tham gia vào q trình chết theo chương trình tự nhiên tế bào giai đoạn phơi Thí nghiệm gây đột biến bất hoạt gen p53 đồng hợp tử chuột cho thấy phôi phát triển bình thường (chuột bị ung thư trưởng thành) Điều cho thấy dường nh- p53 không liên quan đến "chết theo chương trình" tế bào q trình phát triển phơi tự nhiên động vật có vú B – CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP VẬN DỤNG Câu 1: Nêu khái quát pha chu kỳ tế bào Tại nói pha G1 vừa pha sinh trưởng vừa pha kiểm soát chu kỳ tế bào? ĐIỀ U KHIỂ N CHU KÌ TẾ BÀ O Page 15 LUYỆ NN HSG 10.11.12 VÀ CHUYÊ N SINH Hướng dẫn trả lời: * Các pha chu kỳ tế bào: - Pha G1: Kéo dài từ sau tế bào đựơc hình thành lần phân bào trước bắt đầu pha S.Tổng hợp ARN Prôtêin, gia tăng tế bào chất, hình thành thêm bào quan - Pha S: Có tự nhân đơi ADN nhân đôi NST  Hàm lượng ADN tăng gấp đôi, NST tăng gấp đôi, NST trạng thái kép Trung tử tự nhân đôi Tổng hợp nhiều hợp chất cao phân tử từ hợp chất nhiều lượng - Pha G2: Tiếp tục tổng hợp ARN Prôtêin cho phân bào Có tổng hợp cyclin B xúc tác cho tạo thành vi ống để tạo thành thoi phân bào Tubulin trùng hợp hoá để tạo vi ống hệ thoi vô sắc giúp cho trình phân ly NST - Pha M: + Nguyên phân: Từ tế bào mẹ tạo tế bào có NST tế bào mẹ + Giảm phân: Từ tế bào mẹ tạo tế bào có số lượng NST giảm nửa so với tế bào mẹ * Nói pha G1 vừa pha sinh trưởng vừa pha kiểm sốt chu kỳ tế bào vì: Trong pha G1 diễn hoạt động: Tổng hợp ARN Prơtêin, gia tăng tế bào chất, hình thành thêm bào quan Cuối pha G1 có điểm kiểm sốt R Nếu tế bào vượt qua điểm R vào pha S Nếu tế bào không vượt qua điểm R vào giai đoạn biệt hố Câu 2: a) Nêu ý nghĩa pha kỳ trung gian chu kỳ tế bào nhân thực b) Vì có loại tế bào biệt hóa (như tế bào thần kinh) lại khơng có khả phân chia? Hướng dẫn trả lời: a Nêu ý nghĩa pha kỳ trung gian chu kỳ TB nhân thực + Pha G1: Tổng hợp tích luỹ chất hữu giúp tế bào sinh trưởng, hình thành thêm bào quan ĐIỀ U KHIỂ N CHU KÌ TẾ BÀ O Page 16 LUYỆ NN HSG 10.11.12 VÀ CHUYÊ N SINH + Pha S: Tự nhân đôi ADN, làm sở cho tự nhân đôi nhiễm sắc thể, trung thể tự nhân đơi để hình thành thoi phân bào + Pha G2: Tổng hợp thêm chất cần thiết enzim, histơn, trùng hợp tubulin để hình thành thoi phân bào để sẵn sàng bước vào pha M b.Loại tế bào biệt hóa (như tế bào thần kinh) lại khơng có khả phân chia vì: Điểm giới hạn (R) cuối pha G định khả phân chia Nếu vượt qua điểm R chuyển sang pha S tiếp tục hoàn thành chu kỳ phân bào Tế bào biệt hoá tế bào thần kinh khơng vượt qua điểm R, tế bào trì trạng thái pha G1 Câu 3: Một tế bào sinh dưỡng người có khối lượng ADN 6,6 × 10 -12 gam có 46 NST Hãy cho biết khối lượng ADN số lượng NST/1TB pha kì trung gian kì nguyên phân Hướng dẫn trả lời: Các giai đoạn Khối lượng (gam)/1tế bào Số lượng NST / tế bào Pha G1 6,6 x 10-12 46 NST đơn Pha S Tăng dần đến 13,2 x 10-12 46 NST đơn  46 NST kép Pha G2 13,2 x 10-12 46 NST kép Kì đầu 13,2 x 10-12 46 NST kép Kì 13,2 x 10-12 46 NST kép Kì sau 13,2 x 10-12 92 NST đơn Kì cuối 6,6 x 10-12 46 NST đơn Câu Hãy nêu nhận xét khác kỳ trung gian của: Tế bào vi khuẩn; tế bào hồng cầu; hợp tử; tế bào ung thư; tế bào thần kinh người trưởng thành Giải thích? Hướng dẫn trả lời: ĐIỀ U KHIỂ N CHU KÌ TẾ BÀ O Page 17 LUYỆ NN HSG 10.11.12 VÀ CHUYÊ N SINH - Tế bào vi khuẩn: kỳ trung gian thường ngắn, không chia thành pha tế bào nhân thực Vì Vi khuẩn có cấu tạo đơn giản, phân bào theo lối trực phân, không cần tơ phân bào; tốc độ tổng hợp chất, tốc độ tái nhanh - Tế bào hồng cầu: khơng có nhân, khơng có khả phân chia nên khơng có kỳ trung gian - Tế bào hợp tử: kì trung gian thường ngắn pha G1 thường ngắn (hợp tử phân chia nhanh, chủ yếu phân chia nhân) - Tế bào thần kinh người trưởng thành: kì trung gian kéo dài suốt đời sống cá thể - Tế bào ung thư: kì trung gian ngắn Câu Ở tế bào phôi, 15 – 20 phút hoàn thành chu kì tế bào, tế bào thần kinh thể người trưởng thành không phân bào Em giải thích sao? Hướng dẫn trả lời: - Vào cuối pha G1 có điểm gọi điểm kiểm soát (điểm R) Điểm kiểm sốt R hệ thống điều hịa tinh vi cấp độ phân tử - Nếu tế bào vượt qua điểm R tiếp tục phân chia, tế bào khơng vượt qua điểm R vào biệt hóa -Tế bào phơi liên tục vượt qua điểm R nên thời gian pha G ngắn phân chia liên tục, 15 – 20 phút hồn thành chu kì phân bào - Tế bào thần kinh không vượt qua điểm R nên pha G kéo dài suốt thể, tế bào không phân chia suốt đời cá thể Câu 6: Phân biệt khác chu kỳ tế bào tế bào phơi sớm tế bào bình thường? Tiêu chí Tế bào bình thường Các pha Gồm có pha: G1 , S, G2 Khơng có pha G1 , Thời gian Tế bào phôi sớm pha phân chia M khơng có pha G2 Dài Rất ngắn Hệ thống Phải thích ứng với khoảng thời Phải thích ứng với khoảng thời điều chỉnh gian dài, tế bào phải vượt qua gian ngắn, cho phép tế bào ĐIỀ U KHIỂ N CHU KÌ TẾ BÀ O Page 18 LUYỆ NN HSG 10.11.12 VÀ CHUYÊ N SINH chu kỳ tế điểm giới hạn R bào khoảng thời gian ngắn phải hồn thành q trình Câu Cần cho cônsixin tác động giai đoạn chu kì tế bào để tạo đa bội thể? Giải thích Hướng dẫn trả lời - Cần tác động cơnsixin vào giai đoạn G2 chu kì tế bào - G2 giai đoạn xảy trùng hợp prôtêin tubulin tạo nên vi ống Các vi ống tập hợp thành sợi thoi phân bào - Thoi phân bào hình thành kì đầu phân bào có vai trị hướng dẫn cho nhiễm sắc tử nhiễm sắc thể kép phân li cực tạo tế bào - Cônsixin ức chế trùng hợp tubulin (xảy G2) khơng hình thành thoi kì đầu Khơng có thoi phân bào nhiễm sắc thể nhân đôi không phân li, tạo nên tế bào đa bội Câu Apoptosis gì? Vai trò tượng này? Hướng dẫn trả lời: - Apoptosis chết theo chương trình chuyên biệt tế bào - Tế bào chết kiểu apoptosis chịu biến đổi hình thái đặc trưng Chúng co lại cô đặc, khung xương tế bào gãy vụn, mành nhân rã ra, chất nhiễm sắc nhân tụ lại gãy thành mảnh Bề mặt tế bào thường mọc mụn, tế bào to thường bị ngắt thành nhiều phần nhỏ có màng bao, gọi thể apoptosis Bằng cách tế bào chết gọn gàng nhanh chóng dọn sạch, mà khơng gây phản ứng viêm - Vai trò: +Loại bỏ tế bào khơng mong muốn (vì chết theo chương trình thể khơng bị nhiễm trùng, khơng cho vi rút xâm nhập); + Kiến tạo biến đổi hình thái (ví dụ nịng nọc đứt thành ếch) + Điều chỉnh số lượng tế bào cho hợp lý (ví dụ tế bào thần kinh không kết nối với tế bào mục tiêu tự sát) + Kiểm soát chất lượng tế bào phát triển: loại bỏ TB khơng bình thường, sai chỗ, khơng hoạt động, gây nguy hiểm cho động vật ĐIỀ U KHIỂ N CHU KÌ TẾ BÀ O Page 19 LUYỆ NN HSG 10.11.12 VÀ CHUYÊ N SINH Câu Nêu nhân tố có tác động điều chỉnh chu kì tế bào? Hướng dẫn trả lời: * Hệ thống điều chỉnh chu kì tế bào gồm họ protein: - Các kinaza phụ thuộc cylin ( Cdk - gọi tắt kinaza) có tác dụng phát động q trình tiền thân cách gây photphoryl hoá nhiều protein đặc trưng gốc serin treonin - Các cyclin (xuất theo chu kì tê bào) : đóng vai trị kiểm tra hoạt tính photphoryl hố Cdk với protein đích  Khi Cyclin liên kết với Cdk thành phức hệ Cdk trạng thái hoạt tính Khi Cyclin tách khỏi Cdk Cdk hoạt tính Do đó, tế bào điều chỉnh chu kì phân bào chế tổng hợp phân giải pro cyclin với chế tạo phức hệ giải phức hệ cyclin - Cdk * Các nhân tố sinh trưởng : gây hoạt hoá gen chủ yếu gen mã hoá cho cyclin Cdk * Nhân tố ức chế : Các protein ức chế hoạt tính phức hệ Cyclin- cdk Câu 10 Những năm 1970, nhà khoa học Trường Đại học Colorado làm thí nghiệm: - Thí nghiệm 1: Cho dung hợp tế bào pha G1 với tế bào pha S, thấy nhân tế bào pha G1 bước vào pha S - Thí nghiệm 2: Cho dung hợp tế bào pha G1 với tế bào pha M, thấy tế bào pha G1 bước vào pha M Có thể rút kết luận từ thí nghiệm này? Giải thích kết ? Hướng dẫn trả lời: - Trong thí nghiệm, cho dung hợp tế bào G1 với tế bào S thấy pha S, dung hợp tế bào pha G1 với tế bào M thấy M Điều chứng tỏ, việc chuyển tiếp giai đoạn q trình phân bào khơng phụ thuộc vào trạng thái NST mà phụ thuộc vào chất xúc tác có tế bào chất ĐIỀ U KHIỂ N CHU KÌ TẾ BÀ O Page 20