Chet theo lap trinh PCD

ĐẠI HỌC HUẾ
ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HUẾ
KHOA SINH HỌC



BÀI KIỂM TRA GIỮA KỲ

Môn: Sinh học phát triển cá thể
thực vật
Đề tài tìm hiểu:
Ý nghĩa của cái chết tế bào trong quá trình sinh
trưởng và phát triền của thực vật

Giáo viên hướng dẫn:
TS. Lê Thị Trễ

Sinh viên thực hiện:
1. Trần Thị Hải
2. Nguyễn Thị Hồng Thơm

Huế, Tháng 3 năm 2010


I. Đặt vấn đề:
Mỗi cơ thể sống của chúng ta là cả một thế giới sống bao gồm hàng tỉ
tế bào khác nhau. Tế bào được xem là một đơn vị tổ chức cơ bản của thế
giới sống về cấu tạo, chức năng sinh lý và di truyền. Tế bào chỉ sống khi
chúng thể hiện đầy đủ các đặc tính như trao đổi chất, sinh trưởng, sinh sản,
cảm ứng và thích nghi với môi trường sống.
Trong tất cả các sinh vật, đối với mọi tế bào, có một thời gian để sống

và thời gian chết. Các tế bào chết vì nhiều lí do, cả hai cố ý hoặc không chủ
ý.
Cơ thể sinh vật luôn sinh trưởng và phát triển. Các tế bào được tạo ra,
trải qua chu kì tế bào để tiến hành phân chia tạo thành những tế bào mới, sau
đó phần lớn trong số đó đi vào quá trình biệt hóa để đảm nhiệm các chức
năng khác nhau. Tuy nhiên, tế bào không tồn tại mãi mãi mà sau một thời
gian chúng sẽ bị lão hóa và điểm kết thúc đó là cái chết của tế bào. Cùng với
sự sinh trưởng và phát triển của cơ thể sinh vật nói chung và cơ thể thực vật
nói riêng, sự lão hóa và chết của tế bào diễn ra liên tục bên trong cơ thể.
Vậy sự lão hóa và chết của tế bào diễn ra như thế nào bên trong tế
bào, những yếu tố nào chi phối quá trình này và ý nghĩa của nó như thế nào?
Trên thế giới, các nhà khoa học đã thực hiện nhiều thí nghiệm để làm rõ vấn
đề này qua đố vận dụng sự hiểu biết về sự lão hóa và cái chết của tế bào vào
trong thực tiễn nhằm kéo dài tuổi thọ của các loài sinh vật và tim ra phương
cách hiệu quả để chữa bệnh ung thư.


Phần II. Nội dung:
I. Hoại tử (necrosis):
1. Định nghĩa:
Y học hiện đại định nghĩa hoại tử (necrosis): là sự chết yểu của tế bào
hoặc một số tế bào (mô). Các tế bào chết sớm hơn so với chu kỳ sống của nó
và do các tác nhân bên ngoài gây ra. Trong sự chết tế bào có chương trình
(apoptosis), sự chết tế bào diễn ra một
cách tự nhiên, là một phần của chu kỳ
sống của tế bào và có lợi cho cơ thể.
Trong khi đó hoại tử hoàn toàn ngược lại.
Hoại tử gây hại cho tổ chức mô, cơ quan
trong cơ thể và có thể dẫn đến tử vong.
Các tế bào chết do hoại tử sẽ không giải

phóng tín hiệu hóa học đến hệ thống miễn dịch. Điều này dẫn đến các đại
thực bào lân cận tế bào chết không đến bao vây và tiêu hủy tế bào chết; từ đó
hình thành nên mô chết hoặc mãnh vở tế bào.
Khi các tế bào chết do hoại tử ngoài việc không gửi tín hiệu đến hệ thống
miễn dịch chúng còn tiết ra một số chất độc vào các mô, tế bào xung quanh
đặc biệt là lysosome. Lysosome giải phóng enzyme thủy phân gây phá hủy
các bộ phận của tế bào mà nó gặp. Việc này có thể dẫn đến sự chết tế bào dây
chuyền. Khi số lượng tế bào chết tăng lên một mức đáng kể. Các tế bào bị
thương, các tế bào được thủng nơi mà các tế bào gây tổn hại Lyse và thành
phần khác, gây thiệt hại nghiêm trọng cho các tế bào lân cận khác, gây ra một
sự tiêu hủy tế bào trên diện rộng. [1]


2. Nguyên nhân và cơ chế:
Nguyên nhân gây hoại tử là do các yếu tố bên ngoài như chấn thương,
nhiễm khuẩn, nhiễm độc, ung thư, hoặc viêm tác động lên tế bào.
Sự chấn thương vật lý hay hóa học đều có thể dẫn đến sự tan ra gây
chết cấu trúc và hoạt động tế bào.
Hoại tử là một dạng bị động, quá trình dị hóa mà đại diện cho một tế
bào phản ứng lại khi gặp những chấn thương ngẫu nhiên hay do độc tố, nó
luôn luôn là một trạng thái bệnh lí.
Hoại tử của tế bào thông thường gây ra bởi sự phá hủy tế bào và
không yêu cầu hoạt động của gen. Màng tế bào là nơi bị thiệt hại chính và ở
những nơi khác chúng mất khả năng điều chỉnh áp suất thẩm thấu. Cuối
cùng những thành phần của tế bào được giải phóng và xuất hiện hiện tượng
viêm
II. Sự chết theo chương trình (PCD)
1. Khái niệm PCD:
- Khái niệm: PCD là một quá trình chết của tế bào hoàn toàn bình
thường về mặt sinh lí, là cơ chế trong đó loại bỏ một cách có lựa chọn các tế

bào không mong muốn (Ellis và cs,1991), và có vai trò bảo vệ các sinh vật
trước những tác nhân bất lợi của môi trường.
- So sánh: Năm 1972, James Cormack, một giáo sư ngôn ngữ người
Hi Lạp đề nghị sử dụng thuật ngữ “Apoptosis”. Ở cơ thể động vật, người ta
nhận thấy có ba loại hình PCD đó là apoptosis (Sự chết theo lập trình),
autophagy (tự thực) và non-lyzosome PCD. Theo Scharts, L. M. Smith, W.
W. Jones, M. E. E và Osborne, B. A. (1993), ở thực vật tồn tại ít nhất hai
loại PCD và một trong số đó diễn ra tương tự với PCD diễn ra ở động vật.
Những nghiên cứu gần đây đã cung cấp những bằng chứng cho rằng sự lão


hóa và chết ở tế bào thực vật trong một số trường hợp có sự ương đồng về
cơ chế với quá trình chết theo chương trình (Apoptosis) ở tế bào động vật.
Khi làm khô nhanh những tế bào thực vật, người ta nhận thấy các hình thái
tương tự như những tế bào động vật chết theo chương trình. Thêm vào đó,
một số kiểu chết tế bào thực vật còn kèm theo sự phân chia các ADN
thường. Một chất tương đồng của một gen, dad 1,đã được biết là có liên
quan đến sự ngăn cản quá trình PCD ở động vật cũng được tìm thấy ở thực
vật tuy chức năng của nó ở thực vật vẫn chưa được xác định. Mặc dù tìm
thấy những mối tương đồng của cái chết tế bào ở động vật và thực vật nhưng
ở một số khía cạnh nào đó, cơ chế và chức năng của sự chết tế bào theo
chương trình ở thực vật vẫn khác những gì xảy ra bên trong tế bào động vật.
2. Phân loại PCD:
Có 3 loại tế bào chết đã được phân biệt trên cơ sở hình thái học (Van
Doorn và Woltering, 2005)
2.1. Apoptosis:
Apoptosis là thuật ngữ đầu tiên được giới thiệu bởi Kerr và cs vào
năm 1972; Apoptosis là một trong những loại chính của tế bào chết được lập
trình trong đó bao gồm một loạt các sự kiện sinh hóa dẫn đến các đặc điểm
hình thái cụ thể của tế bào và sự chết cuối cùng của các tế bào được diễn ra.

Sự tự hủy diệt tế bào chết mà không có tình trạng viêm của các mô xung
quanh. Được xác định bởi một loạt các đặc điểm rõ ràng như:
- Sự đứt gãy ADN trong nucleosome.
- Sự hình thành các bong màng nguyên sinh chất.
- Sự phá hủy các tế bào thành các mảnh có màng sinh chất bao quanh.
- Sự phân hủy các yếu tố của bộ khung tế bào, tế bào chất và nhân tế bào.
- Có sự hình thành các thể apoptosome.


Tế bào chết được biết đến nhiều nhất được gọi là apoptosis. Một đặc điểm
phân biệt apoptosis là các mảnh vỡ của tế bào chết được thực bào bởi các tế
bào xung quanh mà không giải phóng ra những tế bào chất của tế bào tiền
viêm. Apoptosis không xảy ra ở tế bào thực vật.

Hình 2: Hình thái tế bào trải qua Apoptosis
• Tín hiệu của apoptosis:
- Kích hoạt tín hiệu từ bên trong tế bào.
- Các yếu tố thúc đẩy cái chết tế bào liên kết với thụ thể trên bề mặt tế bào
như: TNF-œ, Fas ligand (Fasl) 3. Các chất tương tác với O 2 mà gây ra sự
nguy hiểm cho tế bào.
- Apoptosis được kích hoạt thông qua hai con đường tín hiệu: Cell extrinsic pathway và cell - intrinsic pathway.


2.2. Tự thực (Autophagy) – cái chết phụ thuộc vào lysosome:
- Tự thực là một suy thoái các thành phần tế baofbowir sự hình thành các
thể tự tiêu (Yoshimori, 2004).
- Tự thực là một sự suy thoái chủ yếu và hệ thống quay vòng trong các tb
nhân thực. Lum et all., 2005
Tự thực là một chương trình nhằm loại bỏ các thành phần tế bào trước cái
chết tế bào. Tự thực có vai trò trong đáp ứng miễn dịch ở thực vật, đặc biệt

trong việc ngăn chặn sự lan rộng của cái chết và mầm bệnh sang các tb liên
quan (Greeenberg, 2005).
- PCD phát triển (trong quá trình phát triển bình thường) liên quan đến sự
suy thoái của các tb đặc biệt và hầu hết hết các ví dụ PCD phát triển trong
thựt vật với định nghĩa PCD theo kiểu Autophagy (Van Doon và Woltering,
2005)
Sự chết tế bào được đặc trưng bởi sự hình thành của không bào lớn đã ăn
hết những cơ quan từ trước khi nhân bị phân hủy.
2.3. Chết tế bào theo chương trình không phụ thuộc vào lysosome hoại tử:
Kiểu PCD này không liên quan đến lysosome mà liên quan đến sự
phồng lên của các cơ quan tử và sự hình thành các khoảng trống trong tế bào
chất. Hình dạng tế bào thực vật trong các phản ứng quá nhạy cảm phù hợp
với PCD theo kiểu lysosome ( Van Doorn và Woltering, 2005).
3. Những biểu hiện của PCD ở thực vật:
- Sự không bào hóa tế bào chất và sự co xoắn của chất nhiễm sắc và tế bào
chất được quan sát tương tự các sự kiện apoptosis ở động vật.
- Sự phá hủy ADN còn xuất hiện như một đặc điểm phổ biến của PCD ở
thực vật. Những đoạn ADN lớn được tạo ra tong suốt quá trình PCD.
- Sự phân hủy các thành phần khác của tế bào.


Ở thực vật do không có hệ thống miễn dịch nên thường tạo ra các enzim
phân hủy các thành phần tế bào.

Hình 3: Hình thái tế bào trải qua PCD
4. Nguyên nhân, cơ chế gây nên PCD ở thực vật:
4.1 Nguyên nhân:
Một tế bào thường có một chương trình đã được lập sẵn ở trong bộ
gen. Với một tế bào bình thường chúng sẽ phát triển thành một cơ quan hoàn
chỉnh, ở đây có sự kết hợp giữa quá trình phân chia tế bào và quá trình chết

của tế bào. Tế bào chết là hoàn toàn bình thường. Cái chết của tế bào rất cần
thiết cho sự phát triển lành mạnh và nội cân bằng cho cơ thể. Tuy nhiên
không phải tất cả tế bào chết là có lợi. Bất cứ khi nào một trục trặc tế bào
đơn lẻ hoặc trở thành bệnh, sau đó tự hủy diệt xảy ra. Đây là sự cố quyết
định tế bào đó kết hợp với việc sản xuất mới tế bào. Vì vậy, việc duy trì một
quy trình tương đối liên tục của sự sống và cái chết.
Một số nguyên nhân cho PCD xảy ra bao gồm: Trong tế bào bình
thường PCD được bắt đầu để đáp ứng các tín hiệu phát triển nhất định. Tế


bào DNA bị hư hại do oxy hóa hoặc các chất khác như: ánh sáng ngoại tử,
X- quang, thuốc hóa học trị liệu. Kích thích bao gồm stress nặng hoặc thiệt
hại thành phần tế bào quan trọng, có thể gây ra bởi sốc nhiệt, chất độc, tách
rời tế bào từ các mô xung quanh, hoặc nhiễm vi khuẩn virus , hoặc gây ung
thư tín hiệu. Tế bào sai sót không thể sửa chữa. Quá trình PCD diễn ra để
loại bỏ các tế bào đó ra khỏi cơ thể. Nội cân bằng của tế bào bình thường
phụ thuộc vào việc loại bỏ các tế bào cũ bằng PCD, làm trẻ hóa tế bào. Lập
trình tế bào chết là cần thiết cho sự phát triển đúng như nguyên phân. Và cần
thiết để tiêu diệt các tế bào đại diện cho một mối đe dọa đến tính toàn vẹn
của sinh vật. PCD loại bỏ tế bào không để nó còn chất dinh dưỡng và không
bị lây nhiễm virus cho các tế bào lân cận.

Hình 4: Một số nguyên nhân dẫn đến PCD


PCD là một quá trình hoạt động của sự lão hóa và chết tế bào, nó diễn ra
trong suốt quá trình sinh trưởng và phát triển của thực vật. Quá trình này
được điều khiển bởi những yếu tố di truyền bên trong tế bào. Năm 1998,
Cheng Hung Yen Và Chang Hsien Yang đã tìn thấy những bằng chứng
chứng minh cho lý thuyết này thông qua việc nghiên cứu sự lão hóa ở lá của

5 loài thực vật bao gồm: Philodendron hastratum, Epipremum aureum,
Bauthinia pupurea, Delonix regia và Butea monosperma.
4.2 Cơ chế:
Apoptosis là một PCD phổ biến trong tự nhiên. Đó là một cơ chế
quan trọng giúp các sinh vật đa bào duy trì sự toàn vẹn và chức năng của mô
để loại bỏ các hư hại hoặc các tế bào không mong muốn. Nhà khoa học
người Đức Cart Vogt là người đầu tiên mô tả cơ chế của apoptosis vào năm
1842. Sau đó vào năm 1885, nhà giải phẩu Walther Flemming đã đưa ra một
mô tả chính xác hơn về quá trình chết tế bào theo lập trình (apoptosis). Quá
trình naỳ được kích hoạt bên trong tế bào theo hai cách: thông qua ty thể và
thông qua tác nhân bên ngoài.

 Con đường thông qua ty thể:
Con đường này được kích hoạt bởi các yếu tố như sốc nhiệt, sự tổn
thương ADN. Sau khi nhận được tín hiệu stress thì những protein tham gia
vào quá trình apoptosis sẽ gắn lên màng ngoài ty thể để truyền tín hiệu cho
một số quá trình phức tạp khác. Kết quả của sự tiếp nhận các tín hiệu stress
này là sự phóng thích Cytochrome c ra khỏi ty thể. Sau đó Cytochrome c sẽ
kết hợp với một protein khác là Apaf-1 và ATP để hình thành một protein
trong tế bào. Phức hợp này sẽ hoạt hóa caspase-9 (là một phức hợp của
Cytochrome c, ATP Và Apaf-1) để tạo thành một apoptosome. Ty thể sản
sinh ra protein SMAC – chất hoạt hóa caspase-9 – được tiết vào trong tế bào
chất sau khi tăng tính thấm của màng ty thể. SMAC liên kết với protein ức


chế apoptosis (IAPs) và khử hoạt tính của nó. Qua đó ngăn chặn việc IAPs
ức chế quá trình apoptosis và cho phép quá trình tiêu diệt tế bào được diễn ra
theo đúng chương trình đã lập sẵn. Thể apoptosome đã được tạo ra trước đó
sẽ hoạt hóa caspase-3 (là một protease tham gia vào quá trình phân hủy
ADN). Vì vậy, kết quả của những quá trình trên là sự phân hủy ADN, màng

tế bào bị biến dạng. Tế bào chất và nhân bị co lại...Cuối cùng tế bào chết bị
các đại thực bào tiêu thụ.

Hình 5: Con đường ty thể

 Kích hoạt apoptosis thông qua các tác nhân bên ngoài:


Những tác nhân ngoại cảnh gây ra sự chết tế bào theo một chương
trình độc lập. Khi những điều kiện bên ngoài có tác động bất lợi đến cơ thể
thực vật thì bản thân tế bào sẽ sản sinh ra những phối tử để kích hoạt quá
trình apoptosis. Cụ thể, những phối tử này sẽ kích hoạt DR4 và DR5 dẫn
đến việc kích hoạt FADD và procaspase 8 , proxaspase 10 để nhanh chóng
tạo thành những tín hiệu phứa tạp (Disc). Sau đó, procaspase 8 và
procaspase 10 được tách ra để tạo thành các caspase 8 và caspase 10.
caspase 8 và caspase 10 này sẽ hoạt hóa effector caspase 3, 6, 7 để “khơi
mào” apoptosis.

Hình 6: Con đường bên ngoài


 Ngoài hai con đường kích hoạt apoptosos như đã trình bày ở trên còn có
con đường khác kết hợp cả hai yếu tố bên ngoài và yếu tố nội tại của cơ thể.
Ethylene kích thích Ca2+ làm biến đổi sự phosphoryl hóa protein ( theo Raz
và Fluhr, 1992,1993) và kết quả là dẫn đến PCD ở tế bào thực vật. Tuy
nhiên, sự khủng hoảng thừa ethylene trong tế bào không phải nguyên nhân
dẫn đến sự lão hóa sớm ( Guzman và Ecker,1990) mà để hoạt động được,
ethylene phải được kết hợp với những phần tử tín hiệu khác để điều khiển
quá trình lão hóa.
Liên quan đến sự lão hóa tế báo trong sự phát triển mạch dẫn,1 gen

lão hóa khác, gen TED2, mã hóa cho NADPH oxidoreductase (theo Demura
và Fujuda, 1994) có tính chất tương đồng với tinh thể quinine
oxidoreductase cũng là một tính hiệu gây ra sự chết tế bào ở thực vật. Sản
phẩm của gen này đã sinh ra một lượng H 202 đủ để châm ngòi cho PCD ở
một số nhóm thực vật (theo Demura và Fujuda, 1994). Nghiên cứu của
Bestwich và cộng sự (1997) với đối tượng là những tế bào xylem trên cây
rau diếp, sự tích lũy H202 trong tế bào chính là tác nhân châm ngòi cho quá
trình PCD. Cũng trong năm này, Pastori và Del Rio đã chứng minh sự tích
lũy O2- và H202 trong tế bào là nhân tố khởi động cho quá trình PCD diễn ra ở
những lá đậu già. Trong những tế bào HR, sự oxi hóa nhanh chóng còn dẫn
đến sự tích lũy O2- và H202 (theo Mehdy,1994; Lamb và Dxixon,1997) đi
kèm với điều kiện kỵ khí còn ức chế quá trình PCD ở những tế bào
nhayjcamr của cây thuốc lá (theo Mitter và cộng sự, 1996). Bên cạnh đó,
NADPH oxidoreductase cũng là một tác nhân sản sinh ra lượng O 2- và H202
để kích hoạt quá trình PCD ở những tế bào HR này.
Ngoài ra, còn có ý kiến cho rằng những protein arabinogalactan cũng
đóng vai trò trong việc gây ra sự lão hóa và chết tế bào trong những tế bào
mạch dẫn đang phát trineer của bao la mầm ngô. Những protein này có tác


dụng làm rời rạc cấu trúc vách tế bào và phá vỡ sự tương tác giữa những tế
bào với nhau.
Sự chết theo chương trình cũng được uan sát thấy trong suốt một số
giai đoạn sinh sản của thực vật. Ở ngô, sự xác định giới tính của hoa có liên
quan đến việc giết có chọn lọc những mầm cái có khả năng sinh sản để tạo
điều kiện cho những cấu trúc hoa đực phát triển trong cụm hoa đực. Điều
này được quy định bởi gen Tasselseed2, đó là những gen qui định chết tế
bào trong việc xác định giới tính của hoa. Protein Ts2 được tạo ra từ gen này
có trình tự giống với một huydroxyl steroid reductase và có chức năng như
một tín hiệu kích hoạt chương trình tự hủy tế bào, nó được ví như “một ngòi

nổ” cho toàn bộ úa trình PCD ở thực vật
5. Các yếu tố điều khiển quá trình PCD::
Mặc dù có nhiều bằng chứng rỏ ràng rằng PCD xảy ra trong quá trình
phát triển của thực vật tương tác với môi trường, các tìn hiệu kích hoạt PCD
ở thực vật vẫn chưa được biết đến. tuy nhiên, H 202 tích lũy trong rau diếp cá
Tracheic elements (TEs) (Bestwick, 1997) và H202 tích lũy trong cây đậu hà
lan (pastori và Del Rio,1997).Như vậy, có thể phản ứng loại O2 là một kích
hoạt chung cho PCD ở thực vật.
5.1.Các phytohormon- tín hiệu điều hòa:
- Salicylic acid- tích lũy nhiều ở những nơi bị thương tổn. salicylic acid
là một tín hiệu có the thúc đẩy tế bào chết nhưng chỉ đóng vai trò thứ yếu so
với các nhân tố khác.
- Nito oxide (NO) hợp tác với salicylic acid để thực hiện HR và kích hoạt
tế bào chết.


- Jasmonic acid, một hỗn hợp phytohormon đó là sản phâm gây ra một
vết thương dưới điều kiện stress, oxi hóa của việc xử lí ozone, thúc đẩy tế
bào chết.
- Ethylen: tham gia vào quá trình thúc đẩy lão hóa cũng như các hình thức
phát triển của tế bào chết, chẳng hạn sự hình thành mô khí ở rễ.
5.2.

Kênh màng và sự trao đổi lipit:

- Điểm nhận cảm trên màng sinh chất, cũng như các enzim được tham
gia vào ROS, cũng quan trọng trong việc truyền tín hiệu cho các tb sin
trưởng và chết.
- Tín hiệu phospholipids là tham gia vào việc cảm ứng HR các tế bào
chết.

5.3.

Các gen tham gia:

- Rpml và mlo ở ngô, Acd2 ở Arabidopsis kích hoạt quá trình mẫn cảm
HR.
- Gen Tasselseed2 (TSD2) điều khiển cái chết của tb trong việc xác định
giới tính ở ngô.
- Gen lão hóa là SAGs bao gồm SAG2, SAG7 mã hóa protease cystein
ở Arabidopsis.
- Gen SENU2 và SENU3 mà hóa protease cystein ở cây cà chua.
Ngoài ra còn có sự tham gia của một số enzim như là protease, nuclease
6. Ý nghĩa của PCD ở thực vật:
6.1. Ý nghĩa về tiết kiệm năng lượng:
Những cái chết đã được lập trình sẵn trong tế bào thực vật giúp cho
cây loại bỏ những tế bào đã hoàn thành hết chức năng của nó bao gồm sự
chết đi của những tế bào dây treo noãn ở trong phôi hay cái chết dể loại bỏ


của các tế bào aleurone ở trong hạt. Những tế bào này khi đã hoàn tất nhiệm
vụ của nó sẽ đi vào quá trình lão hóa nhanh chóng bị đào thải.
Hóa đơn tính lại được hình thành nhờ sự lão hóa và chết tế bào mà
những tế bào của những bộ phận không cần thiết hay không mong muốn sẽ
bị loại bỏ. Ví dụ, để hình thành một hoa cái, ban đầu, không phải khi biệt
hóa tế bào, các tế bào mầm nhị hoa đầy đủ gồm cả nhị và nhụy. Tuy nhiên,
các mầm nhị hoa sau đó sẽ được kích hóa quá trinh PCD và kết quả là tạo
nên một hoa cái, dĩ nhiên là không có nhị. Hoặc ở chóp rễ, những tế bòa bên
ngoài sẽ bị chết đi để nhường chỗ cho các tế bào trẻ hơn mới được tạo ra.
Chính những sự tiêu giảm các mô, cơ quan không cần thiết này đã
giảm đáng kể những năng lượng tiêu tốn không cần thiết trong cơ thể thực

vật, nó giúp cơ thể tiết kiệm được năng lượng để cung cấp cho các hoạt động
khác.
6.1.1. Loại bỏ những tế bào có chức năng tạm thời:
Ngay cả trong các phôi thai, các tế bào của dây treo, các cơ quan phôi
mà coi phôi thai thích hợp để các mô mẹ và nguồn cung cấp các chất dinh
dưỡng cho nó chết trước khi phôi trưởng thành hay cái chết để loại bỏ của
các tế bào aleurone ở trong hạt.
 Những hạt tế bào aleurone:
Ở thực vật một lá mầm, các tế bào này hình thành từ mô aleurone tiết
ra các enzim hidrolaese tiêu hóa các nội nhủ và nuôi dưỡng phôi. Tế bào
aleurone không cần thiết cho sự phát triển hậu phôi và chết ngay sau khi sự
nảy mầm hoàn tất.
 Một số bằng chứng sinh lí học cho rằng cái chết của chúng có liên quan
đến PCD:


- Quá trình bài tiết và sự chết của tế bào được kích thích bởi gibberellin
(GA), trong khi axit abscisic (ABA) ngăn chặn những ảnh hưởng của GA và
làm chậm sự nảy mầm của hạt và tế bào chết\
- Ca2+ tác động đến cái chết của tế bào
- Acid okadaic ức chế ezim protein phosphatase cũng như ưs chế sự phân
tiết và cái chết của tế bào trong hạt aleurone.
 Sự quan sát hình thái học về tế bào aleurone chết:
- Tế bào chất và hạt nhân ngưng tụ và co ngắn lại.
- Điện di ADN từ aleurone chết của lúa mạch cho thấy kích cỡ các mảnh
ADN bằng một đoạn oligonucleosome.
- Những dữ liệu này phù hợp với thì nghiệm TUNEL cho thấy nhóm 3’OH của ADN tích tụ trong các hạt nhân của các tế bào aleurone chết.
- Hạt aleurone dần được nén giữa những mô noãn khác, và sự thoái hóa tế
bào xảy ra trong PCD có thể tạo điều kiện thuận lợi cho sự nén ép này. Như
vậy ta thấy rằng sự biến mất của cá hạt aleurone là một quá trình PCD.

6.1.2. Sự thoái hóa dây treo phôi:
Trong vòng đời của thực vật, những biểu hiện sớm nhất của PCD có
thể được nhìn thấy trong quá trình hình thành phôi, khi một số tế bào cần
phải hi sinh cho mục đích hình thành phôi chính thức.
Ở đây, người ta sử dụng hệ thống mô hình của sự hình thành phôi sinh
dưỡng của cây vân sam để dẫn chứng cho hiện tượng này. Quá trình phát
triển của cây Vân sam có 2 giai đoạn rõ ràng: giai đoạn đầu đại diện bằng sự
tăng nhanh khối lượng các mầm phôi (broembryogenic-PEMs). Giai đoạn
thứ 2 bao gồm sự phát triển của phôi sinh dưỡng, phần mà được phát sinh từ
PEMs và được tiến hành thông qua một chuỗi các giai đoạn được mô tả như
những bản sao hợp tử của chúng. Tác động của PCD trong quá trình phát
triển phôi được thể hiện như sau:


 Sự thoái hóa của PEMs sau khi phôi hình thành: Giai đoạn đầu của
PCD là nguyên nhân làm thoái hóa PEMs khi chúng làm tằng lên phôi sinh
dưỡng. PCD trong những tế bào PEMs và sự hình thành phôi là những quá
trình liên kết với nhau một cách chặt chẽ, cả hai quá trình trên đều bị kích
thích bởi sự rút hết hoàn toàn hay sự suy yếu cục bộ của những chất kích
thích tăng trưởng auxin và cytokinin.
 Sự thoái hóa dây treo phôi: Giai đoạn thứ 2 của PCD là loại bỏ những tế
bào dây treo trong quá trình phát sinh phôi sớm. Dây treo hay dây treo phôi
là một khối cấu trúc được hình thành trong giai đoạn sớm của phôi hợp tử và
phôi sinh dưỡng ở cây hạt trần, được phân biệt với phôi sinh học cổ điển như
dây treo (singh, 1978; Vol adekrs và CS., 1991). Dây treo thúc đẩy sự tăng
trưởng của phôi thông qua hoạt động vận chuyển chất dinh dưỡng và cung
cấp nguồn chất điều hòa sinh trưởng quan trọng như: auxin, gibberellin,
cytoinin và ABA (Raghavan và Sharma, 1995) cho tới khi phôi đạt đến kích
thước nhất định thì dây treo tiêu biến dần theo PCD (Nagl, 1976; Meinke,
1995) chính sự suy thoái của dây treo đúng thời điểm là một điều kiện quan

trọng quyết định sự hình thành chính xác mẫu phôi. Nuôi cấy tế bào của một
số tế bào thực vật có thể được tạo nên để phát triển phôi soma. Trong nuôi
cấy mô, dây treo ở giai đoạn phát triển phôi, các tế bào toàn năng chia cắt
thành từng cặp tế bào không đối xứng một trong số đó dừng tổng hợp ADN
và chết trong khi số còn lại đi vào để thiết lập một phôi:
- Tế bào chất được chia nhỏ, được bọc trong màng, trong đó cho thấy các
tế bào đã trải qua một hình thức của PCD.
- ADN lấy từ các tế bào này có chứa các mảnh khoảng 0,14 kb.
- Việc ngưng tụ và co rút của tế cbào chất, các phản ứng TUNEL, và các
mảnh nhỏ Adn chỉ ra rằng những tế bào dây treo này bị chết do PCD hơn là
do hoại tử.


- Kết luận này đã được củng cố bởi các phânn tích tương tự của các tế bào
cà rốt khi ủ nó ở nhiệt độ rất cao (McCabe và CS., 1997) cái chết của những
tế bìa này liên quan đến sưng ức chế, và phân tích ADN nhanh chóng nhưng
không có sự hình thành của cá mảnh vỡ rời rạc có kích thước, như vây, sự
biến mất hay cái chết của tế bào dây treo là một quá trình PCD.
6.1.3. Loại bỏ những tế bào không cần thiết:
 Những tế bào chóp rễ
Những tế bào chóp rễ bảo vệ các mô phân sinh đỉnh trong quá trình nảy
mầm và sinh trưởng của hạt. Các chóp rễ được hình thành từ những tế bào
ban đầu trong mô phân sinh, liên tục được thế chỗ và di chuyển đến vùng
ngoại vi vởi các tế bào mới. Do vậy, sau vài ngày các tế bào ngoại vi bị
chết. Sự chết của tế bào này là một phần bình thường của sự phát triển chứ
không phải là một hệ quả của sự mài mòn trong quá trình thâm nhập đất.
 Biểu hiện về mặt sinh lí và hình thái học:
- ADN trong tế bào chết của chó rễ hành trở nên cô đặc lại.
- Các thí nghiệm TUNEL cho thấy sự tích tụ của các nhóm 3’-OH
trong ADN

Những tế bào chóp rễ chết bởi PCD có vai trò quan trọng trong quá
trình sinh trưởng.
 Trong những cơ quan sinh sản:
Cái chết tế bào đã được quan sát xảy ra trong nhiều giai đoạn sinh sản
của thực vật:
- Trong ngô xác định giới tính liên quan đến việc giết chết chọn lọc của
mầm sinh sản cái để có các cấu trúc hoa đực. Gen Tasselseed2 là cần thiết
cho tế bào chết trong quá trình xác định giời tính.
- Việc giết chết mầm sinh sản đực để có hình thành hoa cái.


- PCD cũng xảy ra trong các mô dẫn truyền qua đó ống phấn hoa phát
triển.
- Tế bào chết cũng xảy ra trong quá trình phát triển cơ quan sinh sản ở
thực vật. Trong Tapetum(tầng nuôi dưỡng mô bao phấn), các lớp tế bào bao
quanh các hạt phấn hoa phát triển trong bao phấn.
- Trong mỗi noãn một lần giảm phân tạo ra 4 tế bào đơn bội, 3 trong số
đó thoái hóa, phần còn lại để sản xuất trứng và liên kết các tế bào của túi
phôi
6.2. Ý nghĩa về mặt tiến hóa:
Thế giới thực vật đa dạng với nhiều hình dạng khác nhau. Mỗi đặc điểm
của nó mang những điểm tiến hóa riêng. Ví dụ:
 Xét về hình dạng lá: lá đã có nhiều dạng khác nhau như lá hình thuôn,
hình mũi mác, hình tim, xẻ thùy và chia thùy, lá răng cưa hay không có răng
cưa. Trên thực tế, sự “điêu khắc” những chiếc lá này nhờ đến sự lão hóa và
chết tế bào, quá trình này sẽ làm chết đi các tế bào không cần thiết cho hình
dạng mới của lá. Kết quả của nó chính là những chiếc lá đa dạng về hình
thù. Việc tạo nên những hình thù khác nhau của lá không chỉ làm phong phú
hình dạng của chúng mà ẩn chứa bên trong là một sự tiến hóa, - Hiện tượng
chết trong sự phân thùy lá để hình thành nên lá kép thể hiện tính ưu việt, vì

nó giúp tăng diện tích bề mặt lá, có ý nghía trong quá trình quang hợp.
Ta đều nhận thấy rằng từ lá đơn đến lá xẻ thùy và đến lá kép thì sự ưu việt
tăng lên.
 Trong việc xác định giới tính: Do có PCD từ hoa lưỡng tính có thể hình
thành nên hoa đơn tính, có ý nghĩa về mặt tiến hóa là tạo ra sự phong phú
cho sự thụ phấn, giúp cây thích nghi với nhiều kiểu thụ phấn.
 Giúp ngăn ngừa giao phối cận huyết:


PCD trong phấn hoa ngăn ngừa giao phối cận huyết. Mô truyền đạt tạo
điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của ống phấn xuyên qua vòi nhụy. Một
trong những vai trò của đầu nhụy và vòi nhụy là phân biệt những hạt phấn
thích hợp và không thích hợp, dẫn đến sự ngăn cản sự phát triển của cá loài
khác nhau và trong một số trường hợp ngăn cản phấn hoa cùng loài. Sự ngăn
cản của qua trình tự thụ phấn, một điều kiện được biết đến như là tính tự
tương khắc được tiến hóa để ngăn ngừa những hiệu ứng độc hại của sự nội
phối (Newbiginin và CS,1993.,Nasrallah và CS,1994., Dodss và CS,1996)
nghiên cứu trên cây ngô đã làm sáng tỏ điều này. Cả cơ chế của thể bào tử
và thể giao tử cũng được mô tả cho sự điều khiển của kiểu hình tự tương
khắc.
Sự chết của những ống phấn không tương thích nhằm bảo vệ chính nó
khỏi những nhân tố gây chết bên ngoài ( Martic,1993).
- Theo quan điểm tiến hóa, chương trình hóa già phân tử ADN là một điều
hợp lí vì đó là cách duy nhất để “loại bỏ” những gen lão hóa, đảm bảo cho
thế hệ sau có điều kiện sống tốt hơn. Có lẽ sự loại bỏ quá trình hóa già
không có ý nghĩa trong việc tồn tại mà đôi khi còn gây hại cho thế hệ sau vì
cạnh tranh về thức ăn, không gian và những nguồn lợi khác. Ngoài ra, sự lão
hóa và chết xúc tiến nhanh sự tiến hóa vì số thế hệ tăng nhanh hơn, do đó
làm tăng nguồn biến dị vật liệu di truyền nhiều hơn, giúp cho sinh vật thích
nghi hơn với môi trường.

6.3. Ý nghĩa về mặt chuyên môn hóa:
Không phải những tế bào sau khi chết đi sẽ không còn ích lợi gì đối
với đời sống của cây mà ngược lại, sự chết tế bào lại là bước chuyên môn
hóa cho một vài loại tế bào. Những tế bào xylem chỉ thực hiện chức năng
dẫn nước của mình sau khi chết đi hay những tế bào bần là những tế bào


chết đóng vai trò là rào cản không cho các vi khuẩn xâm nhập vào cơ the của
các loài thực vật ngập nước mặn.
Một ví dụ nữa là những hoa đơn tính đã nói trên, đó cũng chính là một
quá trình biệt hóa cơ quan để hình thành cơ quan chuyên hóa chỉ thực hiện
một nhiệm vụ nhất định.
6.4. Ý nghĩa về mặt thích nghi:
Ở thực vật đất ngập nước, ta thấy trong cơ the có rất nhiều mô khí,
những mô khí này cũng được hình thành nhờ sự chết tế bào. Trong môi
trường thiếu O2 này, tế bào sẽ sản sinh ra nhiều H 202, chất này là tín hiệu
kích hoạt cho PCD để tạo thành những mô khí (đã chết) để làm nhiệm vụ dự
trữ và trao đổi khí để thích nghi với môi trường.
 Hipoxya (sự thiếu hụt oxy):

Hình 7: Sự chết của tế bào biểu theo lập trình
(PCD) bì trong cây lúa là gây ra bởi ethylen

Cái chết của tế bào có thể xảy ra trong vỏ rễ hay thân cây để phản
ứng lại với sự ngập úng và sự thiếu hụt oxy. Các mô hình thành được gọi là


mô thông khí và những khoảng trống chứa khí được tạo nên bởi các tế bào
chết tạo điều kiện thuận lợi để vận chuyển O 2 được hiệu quả hơn từ những
cơ quan trên không đến những vùng thân, rễ bị ngập úng

Etylen được tạo ra để đáp ứng lại sự thiếu Oxy, kích hoạt một tín hiệu
cho con đường chuyển đổi dẫn đến sự hình thành mô thông khí. Ca 2+ và sự
phosphoryl hóa protein
Được đề xuất bởi các dữ liệu cho thấy rằng có một kênh Ca 2+ chặn
thapsicargin và phosphatase protein ức chế acid okadaic thúc đẩy tế bào chết
trong rễ ngô ở mức O2 bình thường, trong khi Ca2+ chelator EGTA và
protein kinase ức chế K252a ngăn chặn tế bào chết trong rễ ở điều kiện thiếu
hụt O2 hay ngập úng.
 Những tương tác bới những tác nhân gây bệnh:

Hình8: Thực vật sử dụng lập trình chết tế bào (PCD) để tạo ra
một khu vực bảo vệ của các tế bào chết (màu nâu) xung quanh
các tác nhân gây bệnh xâm lược (màu tím). Các tế bào thực vật
đã chết không hỗ trợ sự phát triển của virus và làm mất đi sự
liên kết của chúng, qua đó ngăn chặn lây lan của mầm bệnh.


Cơ thể thực vật cũng như động vật có hệ thống tự bảo vệ riêng (hệ
miễn dịch) để chống lại sự xâm nhập và phát triển của các vi sinh vật có hại
như virus, vi khuẩn, nấm nguyên sinh vật.
Về mặt vị trí, đáp ứng miễn dịch có thể chia ra thành 3 dạng chính: Đáp
ứng HR (Hypersensitive respone), SAR (Sytemic required resistance) và
LAR (Local required resistance). Ở đây chúng tôi trình bày về đáp ứng HR:
Đáp ứng HR là sự tự chết theo chương trình của tế bào, một số ít tế bào thực
vật khởi động cơ chế lập trình sẵn để hủy diệt tế bào, mục đích để giới hạn
sự phát triển của tác nhân gây bệnh tại điểm xâm nhập. Cái chết của tế bào
do mẫn cảm xảy ra tại chỗ bị tấn công bởi một tác nhân gây bệnh không độc
và phản ứng siêu nhạy cảm HR dẫn đến sự hình thành một tổn thương khô
được giới hạn xung quanh các mô khỏe mạnh. Các tế bào chết thông thường
ban đầu nằm gần mạch dẫn. Những cái chết của những tế bào bao mạch có

thể cản trở những tác nhân gây beenhjxaam nhập vào hệ thống mạch và lan
rộng một cách có hệ thống. Sự chết tế bào HR là một quá trình tích cực,
trong đó sự tích tụ của O2 và H2O2 dẫn đén một nồng độ caotrong cytosolic
Ca2+ và gây nên quá trình chết của tế bào được điều chỉnh bởi trung gian
protein kinase, sinh lí tương tự như PCD.
6.5. Ý nghĩa bảo vệ:
Sự chết tế bào giúp loại bỏ
những tế bào nhiễm bệnh,
nhằm nâng cao khả năng đối
phó với bệnh tật của cơ thể
thực vật. Việc tự hoại những
tế báo bệnh sẽ tạo điều kiện
để các tế bào mới khỏe mạnh


thay thế vào vị trí đó. Một đặc điểm nữa là sự lão hóa và chết tế bào diễn ra
khá độc lập, tế bào này chết đi không kéo các tế bào xung quanh chết theo.
Do đó, sự chết tế bào này còn có một vai trò nữa đó là tạo nên hàng rào bảo
vệ ngăn cản các tế bào mang bệnh với những tế bào mạnh khỏe.
III. PHÂN BIỆT PCD VÀ CHẾT TẾ BÀO DO HOẠI TỬ:
Những tế bào chết trải qua 2 quá trình phân biệt rõ ràng: Hoại tử hoặc PCD.
Về mặt hình thái:
- Apotosis: Về hình thái học, quá trình này là sự kết tụ nhanh của nguyên
sinh nhân tế bào làm cho tế bào bị cuộn lại, kế đó tách ra các mảnh tế bào
dưới dạng thể apotosis (apoptosis bodies)
- Autophagis: Về mặt hình thái học được đặc trưng bởi sự hình thành của
không bào lớn đã ăn hết những cơ quan tử trước khi nhân bị phân hủy.
- Hoại tử: Về mặt hình thái học, hoại tử là kết quả của sự biến tính và hòa
tan của protein và các thành phần khác của tế bào. Tế bào chất có thể trong
suốt đồng tính hóa hay còn gọi là sự hyalin hóa, hoặc có thể có không bào.

Ty thể bị trương phồng.
Hoại tử là cái chết do tổn thương tế bào một cách bất ngờ và không
được mong đợi. Một số hóa chất độc hại hoặc các sự kiện vật ký có thể gây
ra hoại tử: chất độc, phóng xạ, nhiệt độ, chấn thương,... Sự chấn thương vật
lý hay hóa học đều có thể dẫn đến sự tan ra gây chết cấu trúc và hoạt động tế
bào, nó luôn luôn là một trạng thái bệnh lí.
Hoại tử của tế bào thông thường gây ra bởi sự phá hủy tế bào và không
yêu cầu hoạt động của gen. Màng tế bào là nơi bị thiệt hại chính và ở những
nơi khác chúng mất khả năng điều chỉnh áp suất thẩm thấu. Cuối cùng
những thành phần của tế bào được giải phóng và xuất hiện hiện tượng viêm