Tiểu luận Màng tế bào, mối tương quan giữa cấu trúc và chức năng của nó trong hoạt động sống của tế bào

ân tử lipit luôn có xu hướng kết dính lại với nhau để đầu kỵ nước khỏi tiêp xúc với nước, nhờ có tính chất này mà màng có khả năng tự động khép kín và tái hợp nhanh. Các loại photpholipit xếp xen kẽ nhau, từng phân tử có thể tự quay quanh trục của mình và đổi chỗ cho các phân tử trong cùng lớp, sự đổi chỗ giữa các phân tử của hai lớp rất hiếm xảy ra. Sự vận động đổi chỗ thường xuyên của các phân tử photpholipit đã tạo nên tính lỏng linh động của màng. Trong khung lipit của màng tế bào Eukaryota còn có các phân tử cholesterol sắp xếp xen kẽ giữa các phân tử photpholipit tạo thêm tính ổn định của khung, tỷ lệ photpholipit/cholesterol càng cao thì tính linh động của màng càng giảm [2] [3] [7]. Sự sắp xếp của các phân tử protein màng: Lớp kép lipit là phần cơ bản của màng sinh chất, tạo thành giá đỡ cho các phân tử protein xuyên màng, các phân tử loại này có phần kỵ nước nằm xuyên suốt màng, dấu trong lớp kép lipit còn hai đầu ưa nước của phân tử thì thò về hai phía bề mặt của màng, nhiều loại protein có đầu thò vào phía bào tương mang nhóm cacboxyl (COO-) tích điện âm khiến chúng đẩy nhau nhờ đó mà các protein xuyên màng phân bố đồng đều trong màng sinh chất. Có loại protein chỉ xuyên qua màng một lần, có loại xuyên qua nhiều lần, có khi tới 6 – 7 lần. Protein xuyên màng có khả năng chuyển động quay và di động kiểu tịnh tiến trong khung lipit, do đó nó cũng ghóp phần tạo nên tính linh hoạt của màng. Các phân tử protein ngoại vi gặp ở mặt ngoài hoặc mặt trong tế bào, chúng liên kết với các đầu thò ra hai bên màng của protein xuyên màng bằng lực hút tĩnh điện hoặc bằng các liên kết kỵ nước. Sự sắp xếp của carbohydrat màng tế bào: Các oligosaccarit gặp ở mặt ngoài của màng sinh chất, chúng gắn vào đầu ưa nước của các protein xuyên màng, đầu ưa nước của khoảng 1/10 các phân tử lipit lớp ngoài cũng liên kết với các oligosaccarit. Sự liên kết với các oligosaccarit gọi là sự glycosyl hóa, biến protein thành glycoprotein, lipit thành glycolipit. Glycoprotein và glycolipit tích điện âm làm cho toàn bộ bề mặt tế bào của đa số động vật tích điện âm. Một số tính chất khác của màng sinh chất [7] Ngoài tính linh động, màng sinh chất còn có nhiều đặc tính quan trọng khác như tính thấm chọn lọc, tính không cân xứng… Tính thấm chọn lọc của màng sinh chất: đặc tính này thể hiện ở chỗ nó cho một số chất ra vào dễ dàng trong khi đó lại cản trở sự di chuyển của một số chất khác. + Các chất không phân cực, kỵ nước hoà tan trong lipit qua màng dễ dàng hơn so với các chất phân cực, ưa nước. + Các protein xuyên màng cho phép các chất có kích thước khác nhau qua màng với chiều hướng và tốc độ khác nhau. Tính không cân xứng của màng sinh chất: + Do hai lớp lipit có thành phần photpholipit khác nhau. + Do sự không cân xứng của hai đầu các protein xuyên màng. + Do sự phân bố không đều của các protein ngoại vi. + Do sự phân bố của các oligosaccarit, các phân tử này chỉ gặp ở mặt ngoài của màng sinh chất. Vai trò của màng sinh chất [1] [2] [3] [4 ] [7] [8] [9] Màng sinh chất thực hiện các chức năng cơ bản sau đây: + Vận chuyển các chất dựa vào gradien nồng độ, có những hình thức sau: vận chuyển thụ động, vận chuyển chủ động, thực bào và ẩm bào. + Bao bọc tế bào, tạo cho tế bào một ranh giới riêng. + Trao đổi thông tin qua màng: màng tế bào phát đi và thu nhận thông tin chuyển vào môi trường nội bào để điều chỉnh các hoạt động sống giữa các tế bào. Quá trình này liên quan đến các thụ thể (receptor) có trên bề mặt tế bào. + Xử lý thông tin: nhận diện tế bào quen, lạ, kẻ thù để có phản ứng đúng; kích thích hoặc ức chế tiếp xúc giữa các tế bào, giữa tế bào với cơ chất. + Làm giá thể cho các enzyme xúc tác các phản ứng sinh hoá trên màng, tham gia vào sự phân bào của vi khuẩn nhờ cấu trúc mesoxom. + Cố định các chất độc, dược liệu, virus, tạo ra sự đề kháng của tế bào bằng các cấu trúc trên màng. + Màng tế bào còn là nơi dính bám của các cấu trúc trong tế bào. Sự phân hoá đa dạng của màng sinh chất Sự phân hoá đa dạng của màng sinh chất nhằm thích nghi với các chức năng khác nhau như tăng cường mối liên hệ giữa các tế bào cạnh nhau, tăng cường hấp thụ, chế tiết, dẫn truyền… Tăng cường mối liên kết giữa các tế bào cạnh nhau [2] [3] [4] [5] Ở cơ thể đa bào, hai tế bào cạnh nhau liên kết với nhau qua khoảng gian bào nhờ các nối kết gian bào. Ở vùng nối kết gian bào có sự thay đổi về cấu tạo và hình dạng của màng, có sự tham gia của các protein liên kết và sự tạo thành phức hệ vi sợi trong tế bào chất. Có ba loại nối kết gian bào: Các cầu nối gian bào: Đó là các nối kết giữa hai tế bào cạnh nhau, ở đó hai màng sinh chất tiếp cận nhau đến nỗi không thể phân biệ được hai màng. Các cầu nối được hình thành là do sự liên kết của protein – connexin tồn tại trong màng của hai tế bào. Nhờ các cầu nối gian bào mà hai tế bào cạnh nhau có thể trao đổi chất với nhau một cách trực tiếp, nhanh chóng. Các nối kết vững chắc hay các thể liên kết (thể nối - thể dây chằng) Các cấu trúc này được hình thành do sự thay đổi hình dạng của màng sinh chất, sự tham gia của protein liên kết và các phức hệ vi sợi tế bào chất. Thể liên kết góp phần tăng cường độ liên kết giữa hai tế bào cạnh nhau về mặt cơ học. Qua phần nối kết không có sự trao đổi chất giữa hai tế bào như ở các cầu nối gian bào. Có những kiểu nối kết kém vững chắc như nối kết vùng (nối kết bao quanh toàn bộ tế bào) hoặc nối kết điểm (nối kết chỉ định khu ở một phần tế bào ở dạng vòng hoặc ô van). Các cầu nối sinh chất Loại liên kết này có ở tế bào thực vật. Ở các tế bào này có thành xenlulozơ bao bọc, do đó để đảm bảo độ liên kết và trao đổi giữa các tế bào cạnh nhau thì màng sinh chất và thành tế bào có những biến đổi để hình thành các cầu nối sinh chất. Nhờ các cầu nối này mà các tế bào có thể trao đổi chất trực tiếp với nhau. Quá trình vận chuyển nước và muối khoáng từ rễ vào thân là nhờ các cầu nối sinh chất. Tăng cường hấp thụ và chế tiết [2] [3] [4] [5] Trên bề mặt tế bào, có những cấu trúc chuyên biệt của màng để đảm nhiệm các chức năng khác nhau như: vi mao, mâm khía. Vi mao: các vi mao gặp ở một số loại tế bào chuyên hoá như tế bào biểu mô ruột, tế bào ngoại tiết… Ở các loại tế bào này màng sinh chất ở phần đỉnh lồi lên tạo thành các vi mao giống như các lông nhỏ. Vi mao có đường kính 80 – 100 nm, dài 0,6 – 0,8 mm, số lượng 3000/tế bào. Vi mao được cấu tạo gồm màng sinh chất, bên trong là khối tế bào chất có chứa bó sợi actin gồm 10 – 50 vi sợi, có chức năng cố định vi mao. Nhờ các vi mao mà bề mặt ruột non tăng lên 600 lần với diện tích hấp thu rộng tới 500 m2. Mâm khía: đối với một số loại tế bào thì phần màng đáy lõm sâu vào bên trong khối tế bào chất tạo thành các ô ngăn cách nhau, trong các ô có chứa nhiều ty thể. Cấu trúc mâm khía làm tăng diện tích bề mặt của màng, đáp ứng sự vận chuyển tích cực của các chất. Cấu trúc này gặp ở tế bào biểu mô ống thận, tế bào tuyến ngoại tiết, tuyến muối… Sự phân hoá của màng sinh chất tạo nên các cấu trúc chuyên biệt khác [1 ] [4] [6] Màng sinh chất của một số vi khuẩn và nguyên sinh động vật còn phân hoá để tạo nên các cầu trúc đặc biệt khác như roi, nhung mao, mesosome… Ở tế bào vi khuẩn, màng sinh chất gấp nếp tạo thành một cấu trúc đặc biệt là mesosome. Mesosome có đường kính khoảng 2500 Angstron, gồm nhiều lớp màng bện chặt với nhau, chiều dày của mỗi lớp màng vào khoảng 75 Angstron, đó là nơi định vị ADN của tế bào nhân sơ, đóng vai trò là điểm khởi đầu của tế bào của quá trình nhân đôi ADN, khi nhiễm sắc thể tách đôi thì các mesosome cũng đồng thời tách đôi, chúng xa dần nhau và kéo theo ADN tách xa nhau, hình thành vách ngăn phân chia hai tế bào. Roi là cơ quan vận động của tinh trùng và một số vi sinh vật. Đó là những sợi nguyên sinh chất rất mảnh, xuất phát từ lớp ngoại nguyên sinh chất rồi xuyên qua màng sinh chất và thành tế bào để ra ngoài. Về cấu trúc siêu vi, roi có dạng hình trụ được bao bọc bởi lớp màng lipoprotein dày khoảng 9 nm, bên trong là hệ thống vi ống xếp song song gồm một đôi vi ống trung tâm và 9 đôi vi ống ngoại biên (công thức 9 + 2). Tinh trùng chỉ có một roi bơi, một số vi sinh vật có thể có tới 30 roi, một roi có chiều dài từ 6 – 30 mm, đường kính từ 10 – 30 nm. Nhung mao có cấu tạo tương tự roi bơi nhưng ngắn hơn và có số lượng rất lớn. Có hai loại nhung mao là nhung mao thường (type I) với số lượng khoảng vài trăm/tế bào và nhung mao giới tính (type II) với số lượng rất ít khoảng từ 1 – 4/tế bào, loại này dài hơn nhung mao thường. Những thành tựu nghiên cứu bệnh lý tế bào [10] Đa số các bệnh tật của con người là do các tế bào ngưng hoạt động hay không làm việc theo đúng như chức năng đặc hiệu của nó hoặc bởi các mô của thân thể bị huỷ hoại. Do sự rối loạn trong quá trình trao đổi vật chất di truyền hoặc tác động của các tác nhân ngoại cảnh (hoá chất, tia phóng xạ, tia tử ngoại…) dẫn tới những tổn thương của các phân tử cấu tạo nên tế bào, kết quả là hoạt động sống và chức năng của tế bào bị ảnh hưởng. Nếu các tổn thương đó nghiêm trọng có thể gây nên sự chết của tế bào hoặc sự chậm chễ trong phân bào. Sự tổn thương của nhiều tế bào có thể dẫn đến tổn thương ở mô với nhiều mức độ khác nhau. Ví dụ, tổn thương ở máu và cơ qua tạo máu có thể gây ung thư máu, tổn thương ở bào thai có thể gây chết hoặc các dị tật bẩm sinh, tổn thương ở các mô sinh dục có thể gây vô sinh… Do các tổn thương có thể chưa biểu hiện ra ngoài mà còn trải qua một thời kỳ tiềm tàng nên việc chẩn đoán sớm mầm bệnh có ý nghĩa rất lớn, đặc biệt là các bệnh di truyền chưa có biện pháp chữa trị. Ngày nay nhờ các kỹ thuật nuôi cấy tế bào, xét nghiệm sinh hoá và đặc biệt là các kỹ thuật sinh học phân tử mà người ta có thể nhận biết được các tác nhân gây bệnh và các biến đổi trong tế bào một cách nhanh chóng và chính xác. Trong các bệnh lý của tế bào thì những bệnh liên quan đến tổn thương vật chất di truyền thường gây nên những hậu quả rất nghiêm trọng. Để điều trị tận gốc những loại bệnh này người ta đã sử dụng liệu pháp gene (chữa bệnh từ gene) tức là thay gene hỏng gây bệnh bằng các gene lành. Liệu pháp gene có thể thực hiên ở hai mức độ: thực hiện với tế bào soma hoặc tế bào sinh dục. Nhờ liệu pháp gene mà người ta đã thành công trong việc chữa trị đột biến gene gây chết tế bào lympho T. Kể từ năm 1998, với những hiểu biết về chức năng của tế bào gốc hiện diện ở phôi bào, người ta đã nghiên cứu sử dụng chúng trong các phương pháp trị liệu. Do những ưu thế về hiệu quả trị liệu và độ an toàn vượt trội so với liệu pháp gene và liệu pháp cấy ghép cơ quan nên có thể nói liệu pháp tế bào là một bước tiến nhảy vọt trong ngành y - sinh học đầu thế kỷ 21. Liệu pháp tế bào gồm nhiều khâu với những vi thao tác phức tạp, trước hết tiến hành phân lập tế bào gốc rồi nuôi dưỡng chúng trong môi trường thích hợp để các tế bào đó gia tăng sinh sản thêm các tế bào giống như vậy, sau đó dùng các thủ thuật để kích thích chúng tự phát triển thành mô rồi đem cấy vào cơ thể thay thế các mô bị bệnh. Tế bào gốc có thể cung cấp cho chúng ta một nguồn nguyên liệu mới phong phú có thể thay thế các tế bào và mô đã bị hỏng nhằm chữa trị các chứng bệnh nan y mà y học hiện nay vẫn bó tay. Chẳng hạn như việc chữa trị bệnh tim, ung thư, tiểu đường, mất trí nhớ… Có thể nói hầu như các bệnh nan y hiện nay đều có nhiều cơ may điều trị bởi việc sử dụng tế bào gốc. Ngoài ra, sự chuyển hóa bất thường về lipid qua màng tế bào có thể dẫn đến các rối loạn và gây ra nhiều bệnh tật như béo phì, gan nhiễm mỡ, đặc biệt là làm tăng hàm lượng lipoprotein trong máu dẫn đến nguy cơ xơ vữa động mạch, từ đó dẫn đến các biến chứng nặng về tim mạch như tăng huyết áp, bệnh lý động mạch vành, nhồi máu cơ tim. Đối với bệnh gan nhiễm mỡ thì tỷ lệ mỡ trong gan trên 13%. Nếu soi lát cắt gan dưới kính hiển vi thường có thể phát hiện các giọt mỡ bên trong bào tương của tế bào gan, các giọt mỡ này đẩy nhân tế bào gan ra sát màng tế bào. Gan nhiễm mỡ mãn tính có thể dẫn đến sơ gan do một số tế bào gan bị chèn ép, hoại tử và bị thay bằng mô sơ. Còn đối với bệnh béo phì, là tình trạng tích triglycerid quá mức bình thường tại mô mỡ trong cơ thể. Hậu quả làm tăng nguy cơ mắc một số bệnh như tiểu đường typ 2, bệnh tim mạch, sỏi mật, khó thở và đau khớp. CHU KỲ TẾ BÀO, CÁC HÌNH THỨC PHÂN CHIA TẾ BÀO NHÂN THỰC. CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI SỰ PHÂN BÀO BÌNH THƯỜNG VÀ KHÔNG BÌNH THƯỜNG. Ý NGHĨA SINH HỌC VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG SỰ PHÂN CHIA TẾ BÀO TRONG CÔNG NGHỆ SINH HỌC Chu kỳ tế bào [4] [9] [12] Chu kỳ tế bào là khoảng thời gian được tính từ khi tế bào hình thành nhờ sự phân bào của tế bào mẹ cho tới khi nó kết thúc phân bào để hình thành các tế bào mới. Chu kỳ tế bào gồm hai thời kỳ chính: - Gian kỳ: là thời kỳ giữa hai lần phân chia tế bào. Tất cả các hoạt động sống chủ yếu (trao đổi chất, sinh trưởng) và sao chép bộ máy di truyền được thực hiện trong giai đoạn này. - Thời kỳ phân bào: là thời kỳ tế bào phân chia để hình thành các tế bào con. Như vậy, sự phân chia tế bào chỉ chiếm một phần của chu kỳ tế bào. Tuỳ từng loại tế bào mà thời gian của các giai đoạn là khác nhau, tuy nhiên sự dài ngắn của chu kỳ tế bào chủ yếu là do gian kỳ quyết định. Chu kỳ tế bào 1.1. Gian kỳ Gian kỳ lại được chia thành các pha: G1, S và G2. Pha G1 (Gap 1): còn gọi là pha trước tái bản, được tính từ ngay sau khi tế bào phân chia đến khi nó bắt đầu pha S là pha sao chép vật chất di truyền. Thời gian của pha G1 có sự dao động rất lớn giữa các loại tế bào, chiếm khoảng 30 - 40% thời gian chu kỳ. Ở pha này, các nhiễm sắc thể tháo xoắn, tồn tại ở dạng chất nhiễm sắc chất, trong tế bào diễn ra quá trình phiên mã và dịch mã để tổng hợp các protein phục vụ cho sinh trưởng tế bào, trong đó đáng chú ý là cuối pha G1 có sự tổng hợp protein cyclin A cần thiết cho tái bản ADN ở pha S. Sau khi kết thúc pha G1 tế bào đi vào pha S nhưng ở cuối pha G1 nó phải vượt qua điểm một thời điểm gọi là điểm hạn định - điểm R (Restriction point). Pha S (Synthesis): pha này chiếm 30-50% thời gian của chu kỳ, được đặc trưng bởi quá trình tổng hợp ADN và nhân đôi nhiễm sắc thể. Ở tế bào Eukaryote, tái bản ADN gồm các giai đoạn cơ bản: hình thành chạc tái bản, tổng hợp đoạn mồi và tổng hợp ADN mới theo cơ chế bán bảo toàn. Các Histon mới cũng được tổng hợp để liên kết với các phân tử ADN vừa được nhân đôi. Mỗi NST sau giai đoạn này đã trở thành NST kép gồm hai nhiễm sắc tử. Pha G2 (Gap 2): kế tiếp với pha S, diễn ra trong thời gian ngắn, chiếm 10-20% thời gian của chu kỳ, là giai đoạn nghỉ và sửa chữa các sai sót nếu có trong lúc tổng hợp ADN và sẵn sàng chuyển qua thời kỳ phân bào. Cuối pha G2 tổng hợp một loại protein đặc trưng là cyclin B, protein này cùng với enzyme kinase xúc tác cho quá trình trùng hợp tạo các thoi phân bào. 1.2. Phân bào Tiếp theo pha G2 sẽ diễn ra quá trình phân bào để hình thành các tế bào con. Bước sang thời kỳ phân chia, tế bào có sự biến đổi lớn trong nhân và bào tương mà có thể quan sát được dưới kính hiển vi quang học. Các biến đổi đó bao gồm biến đổi của các NST, của nhân, màng nhân, trung thể, thoi vô sắc, bào tương. Sự phân bào là phương thức sinh sản của tế bào, đồng thời là phương thức truyền đạt thông tin di truyền cho hai tế bào con. Sự phân bào cùng với sự tổng hợp các chất nội bào và gian bào là cơ sở cho sự tăng trưởng mô, cơ quan và cơ thể đa bào. 2. Các hình thức phân chia tế bào nhân thực, ý nghĩa sinh học và các nhân tố ảnh hưởng tới sự phân bào bình thường và không bình thường của tế bào Có nhiều hình thức phân chia tế bào nhân thực như: nguyên phân, giảm phân, trực phân và nội phân. 2.1. Nguyên phân [4] [5] [7] [9] [11] Nguyên phân chiếm khoảng 5 - 10% thời gian của chu kỳ tế bào, đây là hình thức phân bào thông thường nhất xảy ra ở các tế bào sinh dưỡng và ở các giai đoạn đầu của tế bào sinh dục. Sơ đồ nguyên phân Phân bào nguyên nhiễm là một quá trình liên tục gồm 4 kỳ, mỗi kỳ đặc trưng bởi hình dạng, cấu trúc của nhiễm sắc thể và bộ máy phân bào. - Kỳ đầu (prophase): nhiễm sắc thể bắt đầu đóng xoắn, dầy lên, mỗi nhiễm sắc thể gồm hai nhiễm sắc tử chị em đính với nhau tâm động. Ở đầu tiền kỳ, nhiễm sắc thể chuyển dần ra phía ngoài màng nhân, màng nhân phân thành các bóng không bào phân tán trong tế bào chất, nhân con biến mất. Bộ máy phân bào xuất hiện gồm hai sao và thoi phân bào. - Kỳ giữa (metaphase): tế bào co ngắn lại, phình to ra; nhiễm sắc thể (NST) dày lên, co ngắn tối đa, tập trung vào giữa tế bào, các tâm động cùng nằm trên mặt phẳng xích đạo thành một đám thẳng hoặc thành một vòng tròn khép kín hoặc không khép kín. Thoi vô sắc được hình thành đầy đủ gồm hai dạng sợi: một dạng kéo dài qua suốt tế bào, nối hai cực của tế bào, dạng sợi thứ hai đính một đầu vào tâm động và đầu kia vào cực của tế bào - Kỳ sau (anaphase): Các tế bào hơi dài ra, các nhiễm sắc tử tách nhau ra ở tâm động và tiến về hai cực của tế bào, mỗi nhiễm sắc tử trở thành một nhiễm sắc thể con. Ở thời kỳ này bắt đầu hình thành nhân con, các màng nhân và màng ngăn cách các tế bào con; các bào quan phân phối đều giữa các tế bào mới. - Kỳ cuối (telophase): các nhiễm sắc thể đã di chuyển đến hai cực, chúng dần duỗi xoắn và ẩn vào dịch tế bào. Màng nhân tái tạo hoàn toàn, nhân con xuất hiện. Đồng thời xảy ra phân chia tế bào chất thành hai phần bằng nhau, quá trình này diễn ra khác nhau ở động vật và thực vật. + Ở động vật: vùng xích đạo hình thành eo thắt ngày càng phát triển và phân tế bào thành hai. + Ở thực vật: vùng xích đạo hình thành một vách ngăn phân tế bào thành hai. Sự hình thành vách ngăn ở thực vật có thể là do sự di chuyển tích cực của mạng lưới nội chất, phức hệ golgi và các cấu thành khác của màng về miền xích đạo của tế bào. Ý nghĩa sinh học của nguyên phân: sự phân chia nguyên nhiễm của tế bào làm cho cơ thể lớn lên và thay thế những tế bào già cỗi bằng những tế bào mới, phục hồi các tổ chức bị thương tổn và có ý nghĩa trong việc truyền đạt thông tin di truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác. Các nhân tó ảnh hưởng tới sự phân bào nguyên nhiễm: + Chế độ dinh dưỡng tốt có thể thúc đẩy phân bào nguyên nhiễm và ngược lại. + Các hormone có thể tăng cường hoặc kìm hãm phân bào. Ví dụ Oestrogen thúc đẩy phân bào ở tuyến sữa, niêm mạc tử cung trong khi Adrenalin lại kìm hãm phân bào ở nhiều mô. + Tác dụng trực tiếp của một số hoá chất: phytohemaglutinin (PHA) kích thích lymphocytes phân bào; chất hoại tử ở mô nào thì kích thích phân bào tại nơi đó. + Khi hệ thần kinh hoạt động quá mức thì phân bào bị ức chế và ngược lại. + Tuổi của cá thể cũng ảnh hưởng tới phân bào. 2.2. Giảm phân [4] [5] [7] [9] [11] Giảm phân hay phân bào giảm nhiễm là kiểu phân chia của các tế bào sinh dục để hình thành các giao tử. Phân bào giảm nhiễm là hình thức phân bào mà sau khi phân chia, số lượng nhiễm sắc thể của các tế bào con giảm đi chỉ bằng một nửa số lượng nhiễm sắc thể của tế bào mẹ ban đầu. Trước khi đi vào quá trình phân bào giảm nhiễm, tế bào cũng trải qua gian kỳ như khi phân bào nguyên nhiễm bình thường. NST và bào tương đều được nhân đôi, chỉ có G2 là ngắn hơn G2 của phân bào nguyên nhiễm. Sơ đồ phân bào giảm nhiễm Quá trình phân bào xảy ra gồm hai lần phân chia liên tiếp. Giữa hai lần phân chia là thời kỳ xen kẽ thay cho gian kỳ, ở thời kỳ xen kẽ này không có sự nhân đôi của ADN, và hình ảnh NST vẫn giữ nguyên như kỳ cuối I. Lần phân chia thứ hai thì cả hai tế bào được hình thành từ lần phân chia thứ nhất cùng tiến hành phân chia song song với nhau. * Lần phân chia thứ nhất gồm 4 thời kỳ: - Kỳ đầu I: Kỳ này gồm có năm giai đoạn nhỏ: + Giai đoạn sợi mảnh (Leptonema): dưới kính hiển vi quang học thấy nhân có hình mạng lưới, NST sợi mảnh dài và rất khó phát hiện. Số lượng NST là lưỡng bội 2n. + Giai đoạn tiếp hợp (Zygonema): trong giai đoạn này, từng cặp NST tương đồng (một NST có nguồn gốc từ bố, một NST có nguồn gốc từ mẹ) bắt cặp với nhau một cách chính xác theo suốt chiều dài của NST theo hai kiểu: hoặc phần tâm áp sát trước hoặc hai đầu mút của hai NST áp sát trước rồi lan ra cho hết suốt chiều dài. Giai đoạn này dài hơn giai đoạn trên. + Giai đoạn sợi dày (Pachynema): các NST ghép đôi co ngắn mạnh và xoắn vặn. Các nhiễm sắc tử tách nhau ra rõ rệt nhưng phần tâm chưa chia và giữ lại phần tâm cho tới hết lần phân bào I đến kỳ giữa lần phân bào II. Cặp NST đang ghép đôi có tên là lưỡng trị (bivalent). Giai đoạn này rất dài. + Giai đoạn tách đôi (Piplotene): các NST lưỡng trị tách nhau ra từ phần tâm động, nhưng vẫn dính với nhau ở điểm trao đổi chéo. Dưới ảnh hưởng của những lực xoắn, hiện tượng trao đổi chéo xảy ra; các nhiễm sắc tử xoắn với nhau đứt ra từng đoạn tại điểm bắt chéo, phần nhiễm sắc tử có nguồn gốc từ bố đính với phần nhiễm sắc tử có nguồn gốc từ mẹ (và ngược lại) thực hiện sự trao đổi các đoạn gen. + Giai đoạn Diakinez: các lưỡng trị di chuyển về mặt phẳng xích đạo. Các đầu mút của lưỡng trị vẫn đính nhau tại các điểm tương đồng tạo nên hình ảnh các bộ tứ. Bộ tứ này là một lưỡng trị gồm hai NST tương đồng dạng kép, mỗi NST dạng kép gồm hai nhiễm sắc tử gọi là bộ đôi (dyade). Hai phần tâm của từng lưỡng trị tiếp tục đẩy nhau để vừa thực hiện việc tách hai NST, vừa tạo lực việc trao đổi chéo. Kết thúc sự trao đổi chéo, hai phần tâm của từng lưỡng trị tách nhau ra nhưng hai đầu mút vẫn đính nhau tạo nên hình ảnh của lưỡng trị có hình quả trám, hình vòng, hình chuỗi hay hình chữ thập. Màng nhân và hạch nhân lúc này đã biến mất. - Kỳ giữa I: các bộ tứ tập trung trên mặt phẳng xích đạo, hai tâm động của mỗi bộ tứ nằm hai bên mặt phẳng xích đạo và cùng bám vào một sợi thoi vô sắc. Đây là sự khác nhau ở kỳ giữa của phân bào nguyên nhiễm và phân bào giảm nhiễm (trong kỳ giữa phân bào nguyên nhiễm mỗi tâm động bám vào một sợi thoi vô sắc và đều nằm đúng trên mặt phẳng xích đạo). - Kỳ sau I: từng bộ tứ tách làm hai, mỗi NST kép của cùng một bộ tứ tách nhau ra và đi về mỗi cực của tế bào. - Kỳ cuối I: các NST kép gồm hai nhiễm sắc tử về đến hai cực của tế bào. Như vậy tại mỗi cực của tế bào bây giờ có n NST kép. Nhân ở mỗi cực của tế bào được hình thành và song song với quá trình hình thành nhân ở hai cực tế bào là sự phân chia bào tương thành hai phần bằng nhau cho ra hai tế bào con. * Lần phân chia thứ hai: hai tế bào con được sinh ra từ lần phân chia thứ nhất cùng bước vào lần phân chia thứ hai song song với nhau mà không trải qua gian kỳ (không có sự nhân đôi của ADN). Hình ảnh NST giữ nguyên như kỳ cuối I. - Kỳ đầu II: rất ngắn, hình ảnh tế bào không khác so với thời kỳ xen kẽ giữa hai lần phân bào. - Kỳ giữa II: các NST tập trung ở mặt phẳng xích đạo, các nhiễm sắc tử đã tách nhau nhưng phần tâm còn đính với nhau. Các tâm động của mỗi NST bám vào sợi thoi vô sắc, và đến khi các tâm động tách nhau ra thì kết thúc kỳ giữa II. - Kỳ sau II: các nhiễm sắc tử đã được tách nhau ra và trở thành NST đơn, mỗi NST đơn đi về một cực đối lập của tế bào. - Kỳ cuối II: các NST về đến hai cực tế bào, giãn xoắn, nhân mới được hình thành tại mỗi cực tế bào và song song với quá trình hình thành nhân là quá trình phân chia bào tương thành hai phần bằng nhau để tạo ra hai tế bào con đó là những tinh tử hay noãn tử mang n NST. * Ý nghĩa của giảm phân: + Hình thành giao tử đực và cái làm nguyên liệu cho sinh sản hữu tính. Nếu không có phân bào giảm nhiễm thì sau mỗi lần thụ tinh bộ NST của loài sẽ tăng lên gấp đôi. + Nhờ có trao đổi chéo và sự kết hợp với thụ tinh mà tạo nên tính đa dạng di truyền, do đó có ý nghĩa rất lớn đối với tiến hoá. * Các nhân tố ảnh hưởng tới phân bào giảm nhiễm: Cũng giống như ở nguyên phân, sự phân bào giảm nhiễm chịu sự tác động của nhiều nhân tố như dinh dưỡng, hormone, hoá chất, hoạt động của hệ thần kinh, tuổi cá thể… Trong đó các nhân tố có ảnh hưởng quyết định là: + Tuổi cá thể: tuổi càng cao thì khả năng thực hiện phân bào giảm nhiễm càng giảm thậm chí bị ngừng lại. + Các hormone, đặc biệt là các gonadotropin (LH, FSH, Prolactin…). + Hoạt động của hệ thần kinh trung ương, nhất là đối con người. 2.3. Phân bào vô nhiễm [9] Phân bào vô nhiễm (còn gọi là trực phân): là hình thức phân bào mà trong đó nhân bị cắt ngang và không hình thành nhiễm sắc thể có kính thước hiển vi quang học, và không hình thành thoi vô sắc. Nhiễm sắc thể phân bố không đều cho các tế bào con, một số NST bị đứt, bào tương cũng phân bố không đều hoặc không phân chia. Kết quả là nhân của các tế bào con có số lượng và chất lượng NST không như nhau, bào tương có thể không giống nhau nên chúng sẽ có kích thước, hình dạng vai trò và đặc tính sinh học khác nhau. Phân bào vô nhiễm có thể gặp ở các mô của cơ thể trưởng thành hoặc phôi. Tuổi già có thể làm tăng tỉ lệ phân bào vô nhiễm. Các mô phân hoá cao thường có các tế bào phân bào theo lối vô nhiễm. Trong quá trình phân bào vô nhiễm, nhân của tế bào không mất chức năng đặc trưng của mình, số lượng ADN tăng gấp đôi trước khi xảy ra phân bào và sự tổng hợp ADN có thể xảy ra trước và cả trong khi phân bào và sự tổng hợp này không cân đối (không chỉ tăng gấp đôi mà có thể nhiều hơn). Quá trình phân bào vô nhiễm không xảy ra biến đổi hoá học nào rõ rệt của bào tương và của nhân. 3. Khả năng ứng dụng của sự phân chia tế bào trong công nghệ sinh học Nhờ những hiểu biết về cấu trúc, chức năng, thành