Trong phần 3, ta đã tìm hiểu và biết gene nằm trong chromosome của tế bào. Hay nói cách khác, bên trong tế bào có chứa thông tin di truyền. Điều quan trọng ta chú ý là: Hai tế bào khác nhau bất kì đều chứa cùng thông tin di truyền (cùng bộ gene hay sau này ta gọi là genome). Vậy, câu hỏi đặt ra là tế bào sinh ra từ đâu và thông tin di truyền bên trong tế bào được duy trì như thế nào? Qua quá trình tìm hiểu, các nhà khoa học cho thấy rằng mọi tế bào đều được sinh ra từ một tế bào mẹ nào đó trước thông qua quá trình gọi là mitosis - sự phân bào (cell division) . Quá trình này đảm bảo thông tin di truyền (các chromosomes) từ tế bào bố/mẹ sẽ được truyền sang tế bào con một bản sao y hệt.
Quá trình này được Walther Flemming công bố chi tiết năm 1882. Trước đó, năm 1844, Herr Carl Naglei đã nhìn thấy quá trình này trên tế bào cố định (fixed cell), nhưng ông không chắc là nó sẽ xảy ra trên tế bào của cơ thể sống. Sau đó, Flemming đã cho thấy mitosis là một quá trình tự nhiên. Ông đã chọn tế bào từ phôi đang phát triển của con kì nhông (salamander embryo) vì nó có các chromosomes lớn và dày (giúp dễ nhìn thấy qua kính hiển vi). Để có thể nhìn thấy chúng, người ta nhuộm màu chúng bằng aniline. Điều thuận lợi là, các tế bào này có thời gian phân bào ổn định nên giúp cho việc lấy mẫu được chính xác.
Mitosis là một quá trình liên tục. Tuy nhiên, để giúp tìm hiểu, Flemming đã chia nó ra làm 5 giai đoạn riêng biệt:
- InterPhase
- ProPhase
- MetaPhase
- Anaphase
- Telophase
Cách ghi nhớ là I Party More At The Club (IPMATC với C là viết tắt của cytokenesis).
Interphase là giai đoạn mà tế bào không ở trong giai đoạn phân bào (hay còn gọi là resting phase). Nhân tế bào được nhìn thấy như các hột có mật độ dày đặc, gọi là chromatin. Và đến cuối giai đoạn InterPhase, thì chromatin chuyển thành dạng “cô đặc” lại gọi là chromosome (1888) và lúc này mới thực sự được nhìn thấy như là các sợi (thread-like). Tuy nhiên, tế bào không thực sự nghỉ ngơi mà thực ra, bên trong nhân, các nguyên liệu (di truyền) đang được nhân đôi lên (ví dụ: ở người có 23 cặp chromosomes thì sẽ được nhân lên thành 46 cặp chromosomes).
ProPhase là giai đoạn đầu tiên của sự phân bào: các nguyên liệu bên trong nhân (sau khi được nhân đôi) cô đọng lại thành chromosomes, xem hình
A chromosomeMỗi chromosome (số lượng bây giờ được nhân đôi do mỗi chromosome có 2 bản sao giống nhau) tương ứng với mỗi cặp chromatids. Chromatids đi theo cặp trong cùng một chromosome thì gọi là sister chromatids và được ghép với nhau tại vị trí trung tâm (centromere.)
MetaPhase là giai đoạn mà màng nhân sẽ biến mất (ta không còn nhìn thấy vùng phân cách nucleus với cytosol nữa), để cho phép các chromosomes (các cặp sister chromatids) sắp xếp thẳng hàng dọc theo đường kính trung tâm của tế bào (cell equator.) Tiếp đến, centromere của mỗi cặp chromatid (chromosome) sẽ phân đôi để tách riêng 2 chromatids thành phần rời ra.
AnaPhase là giai đoạn mà các sợi chromatid thành phần tách khỏi centromere của nhau và được kéo về 2 cực của tế bào. Như vậy, mỗi cực sẽ chứa cùng số lượng chromosomes và giống nhau. Vì chrosomome chứa thông tin di truyền, nên có thể nói rằng hai tế bào con có chứa cùng thông tin di truyền.
TeloPhase là giai đoạn cuối cùng, các chromosomes ở mỗi cực sẽ dần được bọc bởi 2 màng nhân mới. Tế bào đồng thời sẽ co lại từ 2 đầu đường kính tế bào và phân chia ra làm 2 tế bào con mới. Ta có được 2 tế bào con mới với cùng thông tin di truyền như tế bào mẹ ban đầu. Và quá trình này cứ tiếp diễn như thế với các tế bào con mới…
Notable quotes: “omnis cellula e cellula” – Rudolph Virchow (“all cells arise from other cells”)
IMPORTANT: Cytokenesis không phải là một quá trình cuối của TeloPhase mà là một quá trình đồng thời và độc lập với TeloPhase. Về mặt kĩ thuật, Cytokenesis không phải là một giai đoạn của mitosis, nhưng là quá trình cần thiết để kết thúc sự phân bào.
Để nghiên cứu chromosomes, người ta thường dùng ruồi giấm (fruit fly) vì nó có số lượng chromosomes ít: 8 chromosomes. Đọc bài để biết sự phát hiện ra chromosome có hình dạng chữ X ở tế bào giới tính lần đầu tiên (1949).
IMPORTANT: Thuật ngữ chromosome có thể tương ứng là một chromosome hoặc hai chromosomes. Tuy nhiên, để tránh nhầm lẫn, khi đơn lẻ nó thường được gọi là chromatid. Như vậy, nó tồn tại ở dạng chromatid hay một cặp chromatids, tương ứng tùy vào giai đoạn nào của sự phân bào. Ban đầu, một chromosome tương ứng là một chromatid. Khi nhân đôi lên trong giai đoạn prophase, một chromosome lúc này tương ứng với 2 chromatids được gắn với nhau tại centromere. Một rule of thumb tốt để biết số lượng chromosomes là đếm số centromeres để ra số lượng chromosomes.
TERMS:
- Mitosis: Trong tiếng Hi Lạp, mito- nghĩa là sợi (thread), -osis dùng để chỉ một quá trình nào đó trong tế bào. Chính vì trong quá trình phân bào này người ta quan sát thấy có sự xuất hiện của chromatin dạng sợi nên đặt tên là mitosis.
- Chromosome: thực chất là một phân tử DNA được gấp cuộn lại với sự trợ giúp của protein histone và một số protein khác.
- Chromatin (Greek ‘Khroma’ = “color”): là cấu trúc khi bình thường của chromosome (chưa nén lại)
- Ploidy: ám chỉ số lượng bộ (set) các chromosome trong 1 tế bào
- Diploid: là để chỉ tế bào có chứa 2 bộ chromosomes. Như vậy, trong cơ thể người, ngoại trừ giao tử (gamete) thì các loại tế bào khác đều là diploid (ví dụ: muscle, skin, blood… cells).
- Haploid: là để chỉ các tế bào chỉ có 1 bộ chromosome, bằng 1/2 số lượng của diploid. Ví dụ: bên trong tế bào tinh trùng hoặc trứng (gọi chung là giao tử – gamete hoặc sex cells)
- Autosome: ám chỉ bất kì chromosome nào mà không phải là sex chromosome. Con người có 22 cặp autosomes.
- Sex cell: tế bào sinh sản (gồm có hợp tử – từ bố, trứng/giao tử – từ mẹ)
- Somatic cell: các tế bào bất kì của cơ thể, mà không phải là tế bào sinh sản (egg/sperm cell).
- Homolog: các chromosomes đi theo cặp với nhau vì chúng có tính giống nhau, gọi là homologous pair (hay homolog). Tuy nhiên, không phải là giống nhau hoàn toàn.
NOTE: Các lỗi vẫn có thể xảy ra trong quá trình phân bào, tuy rất hiếm. Nếu xảy ra sẽ rất nguy hiểm vì làm thay đổi sự phân chia nguyên liệu di truyền (chromosomes), có nghĩa là một bên có thể nhận nhiều chromosomes, còn bên kia nhận ít hơn. Các tế bào con nếu gặp tình trạng này có thể dẫn đến ung thư. Và có ngành chuyên nghiên cứu về những đặc tính, ảnh hưởng của chromosomes tới cơ thể gọi là cytogenetics.
- Polyploidy là điều kiện xảy ra khi một cá thể có nhiều hơn 2 bộ chromosomes. Tuy nhiên, polyploidy lại khá thường xuyên xảy ra với cây trồng (wheat, potatoes, bananas, coffee, & tulips). Tại sao lại thế?
CONCLUSION:
Phần này ta vừa đề cập đến sự bảo tồn nguyên liệu di truyền (chứa trong chromosomes) thông qua quá trình phân bào (mitosis). Quá trình này chỉ xảy ra với các somatic cells. Trong phần tiếp, ta sẽ nói về quá trình phân bào trong tế bào sinh sản (sex cells).
LINKS:
- http://www.biology.arizona.edu/cell_bio/tutorials/cell_cycle/main.html (Cell Cycle & Mitosis tutorial)
- http://www.biochem.northwestern.edu/holmgren/Glossary/Definitions/Def-H/homolog.html
- http://www.cellsalive.com/mitosis.htm
- http://science.jrank.org/pages/1461/Chromatin.html
Nguồn:Vietnamen
0 nhận xét:
Đăng nhận xét