Tài liệu Chuyên đề chu kì tế bào

HỘI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN KHU VỰC DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ MÔN: SINH HỌC CHUYÊN ĐỀ: CHU KÌ TẾ BÀO Họ và tên: Trần Thị Kim Thoa Đơn vị: THPT chuyên Lê Hồng Phong- Nam Định Chuyên đề: Chu kì tế bào CHUYÊN ĐỀ: CHU KÌ TẾ BÀO A. MỞ ĐẦU Sinh học tế bào là phân môn đầu tiên được đưa vào nội dung dạy học trong chương trình Sinh học trung học phổ thông. Có thể nói, phân môn này đã góp phần quan trọng mang lại hứng thú, say mê cho các em học sinh khi mới bước chân vào môi trường học tập mới. Nội dung sinh học tế bào về cơ bản dễ tiếp nhận và có nhiều tài liệu tham khảo. Trong cuốn “Tài liệu giáo khoa chuyên Sinh học trung học phổ thông- Sinh học tế bào”, nội dung kiến thức được chia làm 5 phần. Đối với phần năm “ Chu kì tế bào và sự sinh sản của tế bào”, quá trình nguyên phân và giảm phân là phần các em học sinh đã được tìm hiểu tương đối kĩ từ cấp trung học cơ sở, còn phần điều chỉnh chu kì tế bào là một nội dung mới và liên quan nhiều đến các ứng dụng trong thực tế cuộc sống. Nhiều học sinh gặp nhiều bối rối khi học đến phần này. Qua quá trình giảng dạy, tôi đã tóm lược một số nội dung cơ bản và tìm hiểu một số thông tin bổ sung để các em học sinh có cơ sở nắm bắt kiến thức dễ dàng hơn đồng thời có hứng thú tìm hiểu sâu hơn về phần chu kì tế bào. Do đó, tôi lựa chọn viết chuyên đề “Chu kì tế bào”. Quá trình soạn thảo không tránh khỏi thiếu sót, tôi rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo để chuyên đề được hoàn thiện hơn. Chuyên đề: Chu kì tế bào B. NỘI DUNG * Chuyên đề “Chu kì tế bào” có những nội dung chính sau: - Khái niệm về chu kì tế bào - Các giai đoạn của chu kì tế bào - Điều chỉnh chu kì tế bào - Một số câu hỏi và bài tập liên quan I. Khái niệm về chu kì tế bào Chu kì tế bào: là thời gian diễn ra kể từ thời điểm tế bào được hình thành nhờ phân bào của tế bào mẹ và kết thúc bởi sự phân bào để hình thành tế bào mới. II. Các giai đoạn của chu kì tế bào 1. Kì trung gian Pha Pha G1 Pha S Pha G2 Đặc điểm Thời gian Từ ngay sau khi tế bào con Tiếp theo pha G1. Tiếp theo sau được tạo thành do phân bào Thời gian của pha pha S, thời gian đến khi bắt đầu pha S. Thời tương đối ổn định thường ngắn gian tùy thuộc vào chức nhất trong 3 pha Sự kiện năng sinh lí của tế bào Tế bào sinh trưởng mạnh, Nhân đôi ADN và Tổng hợp các chính tổng hợp các bào quan, NST, thành phần còn protein, enzim, tiền chất tạo lại chuẩn bị cho điều kiện cho sự tổng hợp phân bào đặc ADN, NST biệt là các protei tubulin để tạo thoi phân bào 2. Kì phân bào nguyên phân M Chuyên đề: Chu kì tế bào Kì phân bào nguyên phân thường là giai đoạn ngắn nhất trong chu kì tế bào gồm phân chia nhân là phân chia tế bào chất. Sự phân chia nhân được chia thành 5 kì: kì đầu, kì giữa, kì sau, kì cuối. Gối lên kì cuối cùng là giai đoạn phân chia tế bào chất và kết thúc pha M. a. Phân chia nhân Kì Đặc điểm Màng nhân Kì đầu Hạch nhân dần và hạch nhân giảm thể tích, phân rã và biến Kì giữa Kì sau Hạch nhân, Hạch nhân và Hạch nhân và màng nhân đã màng nhân đã màng nhân dần tiêu biến tiêu biến hình thành Các sợi tâm Thoi phân bào động co ngắn dần biến mất mất. Màng nhân đứt ra thành nhiều mảnh, bao gói vào các không bào bé phân tán trong tế bào chất Bộ máy phân Các vi ống bào cùng các trung Kì cuối Chuyên đề: Chu kì tế bào tử dần sắp xếp phối hợp với theo trật tự sự kéo dài của hình thành thoi các sợi cực và phân bào hẹp lại của Thoi phân bào thoi, di chuyển ở vị trí trung nhiễm sắc thể tâm, đính với về hai cực nhiễm sắc thể kép tại tâm Nhiễm sắc động Chất nhiễm sắc Các nhiễm sắc Các nhiễm sắc Các nhiễm sắc thể đã được nhân thể kép đính tử chị em tách thể con đã di đôi, co ngắn xếp thành 1 khỏi nhau trở chuyển về hai hình thành hàng trên mặt thành nhiễm cực, dãn xoắn nhiễm sắc thể phẳng xích sắc thể con, di trở thành chất kép gồm hai đạo của thoi chuyển về hai nhiễm sắc nhiễm sắc tử phân bào, đính cực của tế bào chị em đính với với các sợi của nhau ở trung thoi phân bào tiết tại tâm động b. Phân chia tế bào chất pha Đặc điểm Thành phần tham Phân chia tế bào chất ở tế bào Phân chia tế bào chất ở tế động vật bào thực vật Màng sinh chất, hệ vi sợi actin Phức hệ gongi, lưới nội chất, Chuyên đề: Chu kì tế bào gia Cơ chế Các vi sợi actin hình thành vi ống cực của thoi còn tồ dư Ở vùng trung tâm xích đạo một vòng co rút ở xích đạo. xuất hiện một vách ngăn Khi vòng sợi actin co rút kép ngang. Vách ngăn phát triển theo phần màng sinh chất lõm dần ra ngoại vi cho đến khi thắt vào trung tâm, mặt phẳng liên kết với vách bao tế bào phân cắt tế bào chất thẳng góc từ đó tách tế bào chất thành với trục của thoi phân bào, khi hai nửa chứa nhân con hai màng nối với nhau sẽ phân tách tế bào chất thành 2 nửa, mỗi nửa chứa 1 nhân con. III. Điều chỉnh chu kì tế bào III.1. Tầm quan trọng của việc nghiên cứu điều chỉnh chu kì tế bào Nghiên cứu cơ chế điều chỉnh chu kì tế bào có tầm quan trọng trong nghiên cứu sinh học sinh sản, nghiên cứu bệnh học đặc biệt là bệnh ung thư. III. 2. Điểm chốt trong chu kì tế bào a. Ý nghĩa của điểm chốt trong chu kì tế bào Điểm chốt thể hiện cơ chế điều chỉnh theo mối liên hệ ngược trong chu kì tế bào, nghĩa là sự hoàn thành quá trình trước là điều kiện phát động cho quá trình sau b. Các điểm chốt trong chu kì tế bào ở động vật bậc cao Điểm chốt Đặc điểm Thời điểm Điểm chốt G1 Từ pha G2 sang Điểm chốt G2 Từ kì giữa chuyển Điểm chốt M Chuyên đề: Chu kì tế bào Từ pha G1 sang pha M sang kì sau phân pha S Sự kiện kiểm tra bào Kiểm tra các quá Kiểm tra các quá Kiểm tra các quá trình ở G1 đã được trình cần hoàn tất: trình: tan rã màng hoàn tất như quá sự nhân đôi AND, nhân, tạo thoi phân trình tăng trưởng, co xoắn và tăng bào, các trung tiết quá trình chuẩn bị xoắn của sợi nhiễm bám gắn nhiễm sắc cho sự nhân đôi sắc, sự tạo thành thể vào sợi của thoi ADN các vi ống chuẩn bị cho sự tạo thành thoi phân bào c. Điểm chốt trong chu kì tế bào ở nấm men Nấm men có hai đối tượng nghiên cứu chu kì tế bào là Schizosaccharomyces pompe phân chia theo kiểu phân đôi và dạng Saccharomyces cerevisiae phân chia theo kiểu mọc chồi. Trong một chu kì tế bào nấm men có một số điểm chốt khác nhau. Ở Saccharomyces cerevisiae quan trọng nhất là điểm chốt ở pha G 1 gọi là điểm xuất phát hay điểm khởi đầu S (start). Nếu nấm men thiếu chất dinh dưỡng, chúng sẽ giữ tế bào tại điểm khởi đầu và đi vào trạng thái nghỉ mà không tiếp tục đi vào pha S. Các nhân tố tín hiệu polipeptit cho sự ghép đôi của tế bào nấm men cũng giữ tế bào tại điểm khởi đầu giúp tế bào nấm đơn bội có thể kết hợp với nhau chứ không đi vào pha S. Điểm khởi đầu cũng là điểm kiểm soát kích thước tế bào. Trong kiểu phân chia nảy chồi, tế bào nhỏ sau khi được tạo ra cần sinh trưởng lớn hơn tế bào mẹ trước khi chúng có thể phân chia. Vì vậy tế bào con nhỏ hơn phải ở pha G 1 lâu hơn và sinh trưởng nhiều hơn tế bào mẹ Chuyên đề: Chu kì tế bào Ở Schizosaccharomyces pompe, chu kì tế bào được điều hòa chủ yếu bằng cách kiểm soát điểm chuyển tiếp từ G2 sang M. III.3. Các nhân tố điều chỉnh chu kì tế bào 1. Hệ thống điều chỉnh chu kì tế bào a. Khái niệm Hệ thống điều chỉnh chu kì tế bào gồm các phức hệ sinh hóa tác động theo chu kì, đó là các phức hệ protein hoạt động tương tác theo kiểu kích thích và ức chế, phối hợp với các quá trình tiền thân cần thiết cho sự nhân đôi ADN và phân li của ADN b. Thí nghiệm chứng minh có sự tồn tại của các yếu tố tham gia điều chỉnh chu kì tế bào * Thí nghiệm trên noãn bào ếch Tiêm tế bào chất của trứng ếch đã chín nhưng chưa thụ tinh vào các noãn bào ếch đang bị ách lại ở pha G2 của giảm phân I, thì các noãn bào này sẽ chuyển vào pha M để tiếp tục hoàn thành phân bào và trở thành tế bào trứng chín. Như vậy, tồn tại trong tế bào chất của trứng ếch đã chín trên những nhân tố có hoạt tính gọi là nhân tố phát động trứng chín- MPF. Nhiều thí nghiệm sau chứng minh, MPF cũng là nhân tố phát động để tế bào vượt qua điểm chốt G 2 để tiến vào M. Chuyên đề: Chu kì tế bào * Thí nghiệm tiến hành với các tế bào động vật có vú in vitro Nuôi cấy in vitro chung các tế bào ở các giai đoạn khác nhau của chu kì, tạo điều kiện cho chúng hòa hợp lẫn nhau bằng phương pháp lai tế bào xoma. VD: đem các tế bào đang ở giai đoạn M nuôi chung với các tế bào ở giai đoạn G1 hoặc giai đoạn S hoặc giai đoạn G2 thì các tế bào này dù ở giai đoạn nào của G cũng đi vào pha M, thể hiện ở chỗ nhân của chúng có xu thế co ngắn lại giống như nhiễm sắc thể của các tế bào đang ở giai đoạn phân bào. c. Các thành phần của hệ thống điều chỉnh chu kì tế bào Hệ thống điều chỉnh chu kì tế bào gồm 2 họ protein chủ yếu: - Các kinaza phụ thuộc cyclin- Cdk :có tác dụng phát động các quá trình tiền thân bằng cách gây photphorin hóa nhiều protein đặc trưng tại gốc serin và treonin - Họ protein cyclin : kiểm tra hoạt tính photphorin hóa của Cdk. Khi cyclin liên kết với Cdk thành một phức hệ thì Cdk ở trạng thái hoạt tính và khi cyclin tách khỏi Cdk thì Cdk không có hoạt tính. Bằng có chế tổng hợp và phân giải protein cyclin cùng với cơ chế tạo phức hệ và giải thể phức hệ cyclin- Cdk tế bào điều chỉnh chu kì sống của mình. Có nhiều loại Cdk và cyclin khác nhau, mỗi loại cần thiết cho các giai đoạn khác nhau của tế bào 2. Các nhân tố sinh trưởng a. Thí nghiệm Chuyên đề: Chu kì tế bào Trong nuôi cấy các tế bào động vật in vitro mặc dù môi trường nuôi cấy có đủ các chất dinh dưỡng cần thiets nhưng tế bào không sinh trưởng và sinh sản nếu như không cho thêm vào môi trường nuôi cấy “chất huyết thanh” là dịch chiết từ máu sau khi để máu ngưng kết Kết luận: có những nhân tố sinh trưởng tác động lên chu kì tế bào giúp tế bào vượt qua các điểm chốt b. Phân loại nhân tố sinh trưởng - Bản chất: Hiện nay, người ta biết được trên 50 chất có tác động như nhân tố sinh trưởng. Các nhân tố sinh trưởng thường có bản chất là protein, một số là các hoocmon steroid - Theo phổ tác động: + loại đặc trưng rộng: loại tác động lên nhiều dạng tế bào . VD PDGF (nhân tố sinh trưởng từ tiểu cầu), EPGR (nhân tố sinh trưởng biểu bì) + loại đặc trưng hẹp: như erytropoitein chỉ tác động kích thích sinh sản hồng cầu c. Cơ chế tác động Các nhân tố sinh trưởng tác động theo cơ chế gây hoạt hóa các gen, chủ yếu là các gen mã hóa cho cyclin và Cdk * Lưu ý: các nhân tố sinh trưởng tác động lên tế bào theo nhóm và rất đa dạng, có thể kích thích hoặc ức chế sinh sản của tế bào tùy theo nồng độ và tùy trường hợp, có thể tác động lên sinh sản, biệt hóa, di cư của tế bào trong cơ thể đa bào. 3. Các prtein ức chế (CKI) a. Cơ chế tác động Các protein ức chế tác động ức chế hoạt tính của các cyclin- kinaza trong phức hệ MPF b. Các lớp protein ức chế - Lớp p21: đáp ứng lại sự hư hỏng của ADN ở tế bào động vật có vú, ức chế sự tăng sinh tế bào trong phát triển phôi sinh Chuyên đề: Chu kì tế bào - Lớp p27: ức chế chu kì tế bào và điều chỉnh sự tăng sinh tế bào trong cơ thể ở giai đoạn phôi thai - Lớp p57: ức chế chu kì tế bào của các tế bào được biết hóa của đa số mô của cơ thể trưởng thành 4. Các nhân tố khác ức chế sự phân bào - Các chất hóa học hoặc các bức xạ có tác động trực tiếp hoặc gián tiếp lên sự phân bào: sự nhân đôi ADN, sự tạo thành thoi phân bào, tác động lên nhiễm sắc thể, sự phân chia tế bào chất … - Các chất kháng sinh như actinomixin D, daunomixin, nogalomixin tác dụng liên kết với ADN do đó ức chế sự tổng hợp ADN - Các chất xicloheximit, puromixin ức chế sự tổng hợp protein bằng cách tác động lên riboxom - Các chất chống chuyển hóa chất ankyl, các thuốc nhuộm đều có tác động ức chế hoặc làm sai lệch sự nhân đôi ADN dẫn đến ức chế sự phân bào - Các chất có nguồn gốc từ thực vật như consixin, colcemit, podophilin, vinblastin…đều có tác dụng ức chế sự tạo thành thoi phân bào, tế bào dừng lại ở kì giữa tạo các nhân đa bội III.4. Chu kì tế bào ở một số tế bào của cơ thể động vật a. Các tế bào phôi sớm Các tế bào phôi sớm thường có chu kì tế bào ngắn, chỉ khoảng 30 phút- 1 giờ. Chu kì tế bào không có pha G1, G2 mà chỉ gồm pha S luân phiên với pha M, các nhân tố của G1 cần thiết cho sự nhân đôi ADN ở pha S cũng như các nhân tố ở pha G2 được chuẩn bị sẵn và có trong tế bào chất của trứng. b. Tế bào gan người - Các tế bào thường dừng lại ở giai đoạn G1 , đi vào giai đoạn biệt hóa G0 - Tế bào ở phần gan bị cắt có thể trở lại pha G 1 , phân bào cho ra các tế bào gan mới để tái sinh lại phần gan bị cắt c. Tế bào limpho Chuyên đề: Chu kì tế bào - Ở giai đoạn biệt hóa G0 - Khi có kích thích của kháng nguyên, các tế bào limpho vượt qua giai đoạn G 1, phân bào, sau đó biệt hóa cho ra các tế bào có chức năng miễn dịch như limpho B, limpho T d. Tế bào biểu mô da - Tế bào trưởng thành đi vào pha G0 - Khi da bị tổn thương, các tế bào biểu mô da có thể trở về G 1 và phân bào tái tạo da bị tổn thương. e. Tế bào noron thần kinh - Tế bào noron sau khi được biệt hóa chuyển vào giai đoạn G 0 thì chúng ở trạng thái đó để thực hiện chức năng dẫn truyền xung thần kinh suốt đời - Hiện nay có những phát hiện mới của khoa học về sự phân chia của tế bào thần kinh http://vietbao.vn/Khoa-hoc/Tim-thay-qua-trinh-cac-te-bao-than-kinh-moi-sinhra-thay-the-cac-te-bao-chet/40085226/188/ (Tìm thấy quá trình các tế bào thần kinh mới sinh thay thế các thế bào chết) http://ykhoa.net/yhocphothong/thankinh/55-28.html ( Phát hiện mới của ngành thần kinh học: não người có khả năng tái tạo) III.5. Sự chết theo chương trình của tế bào (Apotosis) 1. Vai trò của sự chết theo chương trình của tế bào - Vai trò kiến tạo trong biến đổi hình thái: các tế bào chết theo chương trình là quá trình bắt buộc quan trọng để tạo nên hình thái của các cơ quan bộ phận trong quá trình phát triển phôi Chuyên đề: Chu kì tế bào (Sự chết theo chương trình ảnh hưởng đến phát triển chân ở phôi chuột) - Điều chỉnh số lượng tế bào: Ví dụ trong sự phát triển của hệ thần kinh, sự chết theo chương trình của tế bào điều chỉnh số noron tương ứng với số tế bào mục tiêu mà các tế bào noron kết nối vào. Ở các mô trưởng thành đang tăng trưởng hay co lại, sự chết theo chương trình của tế bào được điều hòa chặt chẽ cân bằng với sự phân bào. VD: một phần gan chuột bị lấy mất ở chuột trưởng thành, tế bào gan sẽ phân chia tăng số lượng bù cho phần gan bị mất. Nếu chuột bị xử lí thuốc kích thích phân bào ở gan làm phình gan, sau khi ngưng dùng thuốc, sự chết theo chương trình ở tế bào gan sẽ diễn ra mạnh mẽ để gan trở về kích thước ban đầu. - Kiểm soát chất lượng trong sự phát triển: sự chết theo chương trình của tế bào giúp loại bỏ các tế bào không bình thường, sai chỗ, không hoạt động hay nguy hiểm cho động vật. VD: trong hệ miễn dịch của động vật có xương, sự chết theo chương trình loại bỏ các bạch cầu T và B do chúng không sinh các thụ thể đặc hiệu hay loại trừ các bạch cầu bị hoạt hóa bởi sự nhiễm trùng sau khi chúng đã hỗ trợ phân giải các vi sinh vật gây nhiễm. 2. Biểu hiện của sự chết theo chương trình của tế bào Tế bào chết theo chương trình có những biến đổi hình thái đặc trưng: tế bào co lại và cô đặc, khung xương tế bào gãy vụn, màng nhân tan rã, chất nhiễm sắc tụ lại và gãy ra từng mảnh. Tế bào có dạng “phồng rộp”, các phần của tế bào được đóng gói trong các túi, những túi này sau đó được nuốt bởi các tế bào chuyên hóa và không để lại dấu vết. Cơ chế này giúp bảo vệ các tế bào lân cận không bị phá hủy bởi các enzim tiêu hóa và những enzim khác của tế bào chết có thể bị rò rỉ ra ngoài. Chuyên đề: Chu kì tế bào Hình bên trái: tế bào bình thường Hình bên phải: tế bào đang có biểu hiện chết theo chương trình 3. Cơ chế chết theo chương trình của các tế bào ở giun tròn Caenorhabditis elegans Sự chết theo chương trình của C. elegans được kích hoạt bởi các tín hiệu làm hoạt hóa một chuỗi các protein gây ra sự chết của tế bào. - Các thành phần tham gia chính: + hai gen ced-3 và ced-4 mã hóa cho các protein ced-3 và ced-4 là những protein thiết yếu gây chết theo chương trình. Các protein này và các protein liên quan đến sự chết theo chương trình luôn có sẵn trong tế bào nhưng ở dạng bất hoạt. + một protein nằm ở màng ngoài ti thể gọi là ced-9 là một chất điều hòa chính của sự chết theo chương trình. - Cơ chế: + Khi ced-9 ở trạng thái hoạt hóa, nó ức chế hoạt tính của ced-4, chương trình tự chết bị ức chế (hình a) + Khi tế bào nhận được tín hiệu gây chết làm bất hoạt ced-9, mất khả năng ức chế ced-4; ced-4 được hoạt hóa sẽ tiếp tục hoạt hóa ced-3- một proteaza. Ced-3 hoạt hóa các nucleaza và proteaza khác dẫn đến các phản ứng trong quá trình tự chết của tế bào (hình b) Chuyên đề: Chu kì tế bào Hình a Hình b Hình a: Không có tín hiệu gây chết theo chương trình Hình b: Khi có tín hiệu gây chết theo chương trình 4. Cơ chế chết theo chương trình của các tế bào ở động vật có vú Ở người và động vật có vú khác có nhiều con đường khác nhau gây nên hiệu ứng tế bào chết theo chương trình. Mỗi con đường diễn ra phụ thuộc vào loại tế bào và tín hiệu gây chết. - Con đường liên quan đến các protein ti thể: các protein gây chết theo chường trình có thể hình thành các lỗ phân tử trên màng ngoài ti thể làm cho nó bị rò rỉ và giải phóng các protein thúc đẩy sự chết theo chương trình của tế bào, trong số này có cytocrome c là thành phần của chuỗi chuyền electron. Quá trình tế bào chết theo chương trình liên quan đến ti thể ở động vật có vú sử dụng các protein giống với các protein ở giun tròn ced-3, ced-4 và ced-9. Một trong các cơ chế đó được miêu tả dưới đây: Chuyên đề: Chu kì tế bào Màng ngoài ti thể tổng hợp protein Bcl- 2 trên bề mặt. Một protein thứ hai là Apaf1 sẽ liên kết vào Bcl-2. Khi một gốc oxi phản ứng mạnh tác động vào làm Bcl-2 giải phóng Apaf-1, một protein thứ ba là Bax sẽ thấm qua màng ti thể làm giải phóng xytocrome C (Cyt C). Cyt C hình thành phức với Apaf-1 và Caspase 9. Phức hệ này lần lượt hoạt hóa nhiều protease kích hoạt quá trình chết theo chương trình của tế bào - Con đường không liên quan đến protein ti thể: có sự hoạt hóa các enzim caspaza và các enzim khác thực hiện chương trình tế bào tự chết mà không liên quan đến ti thể. III. 6. Tế bào ung thư và sự mất kiểm soát chu kì tế bào Tế bào ung thư có sự rối loạn trong chu kì tế bào khiến chúng co khả năng phân chia vô hạn nếu được cung cấp liên tục các chất dinh dưỡng. 1. Một số gen liên quan đến sự phát triển của các tế bào ung thư Các gen liên quan đến quá trình điều hòa sự sinh trưởng, phân chia tế bào trong chu kì tế bào: các gen mã hóa các yếu tố sinh trưởng, các thụ thể của chúng và các phân tử tham gia vào các con đường truyền tín hiệu giữa các tế bào. Sự đột biến ở các gen này trong các tế bào xoma đều có thể dẫn đến ung thư. a. Gen tiền ung thư Gen tiền ung thư thường là các gen mã hóa cho các protein có vai trò thúc đẩy sự sinh trưởng và phân chia bình thường của tế bào. Chuyên đề: Chu kì tế bào Tuy nhiên gen tiền ung thư sẽ biến đổi thành gen ung thư do một sự thay đổi di truyền như: + sự di chuyển của AND trong hệ gen + sự khuếch đại của một gen tiền ung thư + các đột biến điểm xuất hiện trong một trình tự điều hòa hay ngay trong gen tiền ung thư Khi gen ung thư hình thành dẫn đến sự kích thích chu kì tế bào diễn ra một cách không bình thường. VD. Bcl- 2 là gen được xác định là dạng chung của ung thư bạch cầu ở người, gây ra sản xuất dư thừa protein Bcl-2. Mức độ cao của protein Bcl-2 gây ra ung thư bởi nó ức chế sự chết theo chương trình của tế bào b. Gen ức chế khối u Gen ức chế khối u mã hóa cho các sản phẩm làm ức chế tế bào phân chia, ngăn cản sự sinh trưởng vô tổ chức của tế bào. Sản phẩm của các gen này- các protein ức chế khối u có vai trò: + sửa chữa AND giúp tế bào tránh khỏi việc tích lũy các đột biến gây ung thư + điều khiển sự đính kết giữa các tế bào với chất nền ngoại bào của các tế bào khác giúp các tế bào có sự định vị đúng trong tổ chức mô bình thường + thành phần của các con đường truyền tín hiệu trong tế bào có tác động ức chế sự diễn tiến của chu kì tế bào. Mọi đột biến làm giảm hoạt động bình thường của một protein ức chế khối u có thể làm phát sinh ung thư. VD: Gen p53 tổng hợp ra protein p53 có vai trò đáp ứng lại sự hư hỏng nặng của ADN bằng cách tự chết để ngăn ngừa sự đột biến ADN có thể dẫn đến sự phát triển các tế bào ung thư. Những tế bào chứa đột biến gen p53 ở cả hai alen sẽ vượt qua G1 để vào S khi AND bị hư hỏng nhẹ và sẽ không tự chết đi khi AND bị hư hỏng nặng. Trong trường hợp thứ hai, ADN bị hư hỏng nặng vẫn nhân đôi tạo ra đột biến và tái sắp xếp lại AND dẫn đến phát triển ung thư Chuyên đề: Chu kì tế bào 2. Giải pháp đối với bệnh ung thư hiện nay - Hóa trị: sử dụng một số loại thuốc có tác dụng tiêu diệt tế bào ung thư - Xạ trị: dùng các tia có năng lượng cao để phá hủy tế bào ung thư Các phương pháp điều trị ngoài tác động lên tế bào ung thư còn tác động lên các tế bào khác của cơ thể đặc biệt là các tế bào thường xuyên phân chia của cơ thể như tế bào tạo máu máu, tế bào gốc lông, tóc, tế bào đường tiêu hóa…Do đó cơ thể có thể có tình trạng thiếu máu, tiêu chảy, rụng tóc, giảm chức năng miễn dịch… IV. Một số câu hỏi và bài tập liên quan IV.1. Câu hỏi tự luận Câu 1. Phân lập các tế bào ở các pha khác nhau trong chu kì tế bào, sau đó kết hợp các tế bào để tạo thành các tế bào lai. Khi lai tế bào ở pha G 1, G2 với các tế bào ở pha S thì các nhân G1, G2 có những biến đổi gì? Giải thích? – Lai tế bào ở pha G1 với các tế bào ở pha S thì nhân G1 tiến hành nhân đôi ADN => do tế bào chất trong tế bào ở pha S chứa các nhân tố khởi động quá trình nhân đôi ADN trong nhân G1 - Lai tế bào ở pha G2 với các tế bào ở pha S thì nhân G2 vẫn tiếp tục các quá trình tiếp theo sau pha G2 mà không nhân đôi AND lần nữa. => nhân G2 đã nhân đôi ADN tế bào hình thành cơ chế ngăn cản sự tiếp tục nhân đôi cho tới khi tế bào hoàn thành chu kì phân bào. Câu 2. a. Cho ba kiểu chu kì tế bào được mình họa theo sơ đồ sau: - Kiểu A : - Kiểu B: - Kiểu C: . ………. ………………. …………. Chuyên đề: Chu kì tế bào Chú thích: Pha G1 Pha G2 Pha phân chia nhân Pha S Pha phân chia tế bào chất Cho biết kiểu phân bào nào là của tế bào biểu bì ở người, tế bào phôi sớm của ếch, hợp bào của một loài nấm nhày? Giải thích? b. Tại sao nguyên bào sợi ở da bình thường không phân chia nhưng khi bị thương nó lại phân chia hàn gắn vết thương? Yếu tố nào kích thích các tế bào mô limpho phân bào tạo ta các tế bào limpho B và T? Đáp án a. - Kiểu phân bào của hợp bào nấm nhày: A => Tế bào có phân chia nhân nhưng không phân chia tế bào chất tạo nên hợp bào - Kiểu phân bào của tế bào biểu bì: C Vì: Tế bào phân bào một cách bình thường, có đủ các pha trong phân bào - Kiểu phân bào của tế bào phôi sớm của ếch: B Vì: tế bào phôi sớm có đủ các chất dinh dưỡng cần thiết cho quá trình phân bào, bỏ qua pha G1, G2 b. Khi bị thương ở da, các tiểu cầu vỡ ra giải phóng nhân tố sinh trưởng PDGF. PDGF có tác dụng kích thích sự sinh sản của các nguyên bào sợi ở da. Các nguyên bào sợi phân bào để hàn gắn vết thương. - Sự có mặt của kháng nguyên đã kích thích tế bào của mô limpho phân bào để tạo tế bào limpho B và T Câu 3. Chu kì tế bào động vật bậc cao có những điểm chốt kiểm soát nào? Vai trò của các điểm chốt đó? Câu 4. Trong các pha của kì trung gian, đề xuất thời điểm dùng tác nhân gây đột biến gen và đột biến nhiễm sắc thể có hiệu quả nhất? - Đột biến gen: tác động vào pha S - Đột biến số lượng NST: tác động vào pha G2 Chuyên đề: Chu kì tế bào - Đột biến cấu trúc NST: tác động vào các pha đều dễ gây đột biến Câu 5. Trong chu kì tế bào, pha nào có biến động nhiều nhất về sinh hóa, pha nào có biến động nhiều nhất về hình thái. Giải thích? - Pha S có biến động nhiều nhất về sinh hóa: diễn ra sự nhân đôi ADN và NST - Pha M có biến động nhiều nhất về hình thái: có sự phân chia 1 tế bào mẹ thành 2 tế bào con Câu 6. Gen p53 tổng hợp protein p53 có vai trò ức chế tế bào người ở pha G 1 khi có sự hư hỏng AND. Kết hợp nguyên nhân ở cột A với kết quả tương ứng ở cột B và giải thích? A B AND hư hỏng nhẹ Phát triển ung thư AND hư hỏng nặng, gen p53 hoạt động Tế bào ách lại ở pha G1 bình thường AND hư hỏng nặng, gen p53 bị đột Tế bào tự chết theo chương trình biến ở cả hai alen Đáp án: - AND hư hỏng nhẹ => tế bào bị ách lại ở pha G1 p53 thường tồn tại với lượng rất ít vừa đủ để bám vào yếu tố kiểm tra tương ứng của AND và hoạt hóa sự phiên mã, Sự hư hỏng AND làm bền vững hóa p53, nồng độ của chúng tăng cao kích thích sự phiên mã của gen mã hóa cho protein ức chế CIP p21 là protein ức chế hoạt tính của phức hệ cyclin- kinaza. Kết quả làm tế bào bị ách lại ở pha G1 cho tới khi AND hư hỏng được sửa chữa. - AND hư hỏng nặng, gen p53 hoạt động bình thường => tế bào tự chết theo chương trình Protein p53 đáp ứng sự hư hỏng nặng của tế bào bằng cách tham gia hoạt hóa gen dẫn đến sự tự chết theo chương trình của tế bào -AND hư hỏng nặng, gen p53 bị đột biến ở cả hai alen => phát triển ung thư