CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG NHÂN TẾ BÀO, SỰ PHÂN CHIA TẾ BÀO

CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG
NHÂN TẾ BÀO,
SỰ PHÂN CHIA TẾ BÀO


nuclear
envelope

nucleolus
nuclear
pores

chromatin


NHÂN


1. Nhân tế bào
1.1. Đặc điểm chung của nhân tế bào
1.1.1. Hình dạng
Nhân tế bào rất đa dạng nhng nói chung hình dạng nhân có liên
quan đến hình dạng tế bào.
1.1.2. Kích thớc
Kích thớc nhân tế bào cũng rất dao động: 0,5m - 500m. Thờng
dới 5m.
1.1.3. Số lợng
Thông thờng mỗi tế bào có 1 nhân. Song, cũng có những trờng hợp
tế bào có 2 nhân, nhiều nhân hoặc không nhân
1.1.4. Vị trí
Nhân hầu hết đều nằm ở trung tâm tế bào. Trừ trờng hợp ở tế bào

thực vật, nhân nằm lệch về một phía do sự chèn ép của không bào.


1.2. CÊu tróc
Nh©n cña mçi tÕ bµo eukaryota ®Òu cã s¬ ®å cÊu
t¹o gièng nhau gåm:
„Mµng nh©n,
„ChÊt nh©n,
„H¹ch nh©n
„NhiÔm s¾c thÓ.


1.2.1. Màng nhân
Màng nhân là một phần biệt hóa của mạng lới nội sinh

chất, có cấu tạo gồm hai màng cơ bản có chiều dày mỗi
màng từ 6 - 8nm, màng ngoài nối liền với màng lới nội
sinh chất. Giữa 2 màng là khoảng trống quanh nhân
rộng 10 - 40nm, ăn thông với xoang hệ thống mạng lới
nội sinh chất. Sau khi phân chia nhân, từ các nang của l-

ới nội sinh chất màng nhân mới đợc tạo thành.


Trên màng nhân có các lỗ với đờng kính 30 - 100nm
chiếm khoảng 5-10% diện tích bề mặt nhân.
Mặt ngoài và mặt trong mỗi lỗ đều đợc bọc lót bởi một
vòng bi, chứa 8 hạt ribonucleoproteit hình cầu. Giữa
lỗ cũng thờng thấy có một hạt ribonucleoproteit trung
tâm đợc liên hệ với các vòng bằng các sợi mảnh.

Mặt trong màng nhân còn có mạng nhân (nuclear
lamina) là các protein dạng sợi giúp tăng cờng hình
dạng của nhân.
Màng nhân vừa có tác dụng nh một hàng rào ngăn cách
bảo vệ nhân, vừa có chức phận trao đổi chất giữa màng
nhân và bào tơng và giữa nhân với môi trờng ngoài.



„


1.2.2. Chất nhân (nucleoplasma)
Chất nhân gồm 3 thành phần chính: phần dịch lỏng, chất nền nhân
và các chất vùi khác nhau.
Phần dịch lỏng có cấu tạo giống bào tơng trong của bào tơng. ở
đây có chứa các loại enzym hô hấp và các sản phẩm trung gian
của quá trình phân giải glycogen, các enzym AND-polymeraza,
ARN-polymeraza, ATP v.v
Chất nền nhân có cấu tạo gồm các protein axit nằm xen trong toàn
bộ chất nhân và hạch nhân.
Các chất vùi trong chất nhân hay đợc thấy là các tiểu phần
ribonucleoproteit dạng hạt, dạng sợi hay dạng xoắn có kích thớc
không đồng nhất, các thể nhân, đôi khi cũng còn thấy cả các bó
sợi protein dạng que các loại, trong đó có actin tạo nên hệ thống
khung xơng của nhân.
Chất nhân là môi trờng trong của nhân tế bào bảo đảm cho sự ổn
định về mặt chức năng của vật chất di truyền.

1.2.3. Hạch nhân (nucleous)
Hạch nhân là những cấu trúc đậm đặc hình cầu nằm
trong nhân, đờng kính thờng dới 1m.
Mỗi tế bào có 1-7 hạch nhân, song trung bình là hai.
Đôi khi, nhân của một số tế bào không chứa hạch nhân
nh tế bào nấm men, tinh tử v.v..Về thành phần hóa học,
hạch nhân có trên 80% là protein, khoảng 15% là
ARN.
Chức phận của hạch nhân là thực hiện việc tổng hợp rARN. Phần đầu của các nhiễm sắc thể tâm động đầu
(có vệ tinh hay không có vệ tinh) đợc gọi là vùng tổ
chức tạo hạch nhân, viết tắt là NOR (nucleous
organization regions), chức các gen tổng hợp rARN.



1.2.4. Nhiễm sắc thể (chromosome)
1.2.4.1. Những đặc điểm chung
Nhiễm sắc thể là thành phần cấu tạo đặc biệt của nhân ở mọi
tế bào, có đặc tính bắt màu mạnh với các thuốc nhuộm ADN
cho màu tím đỏ đặc trng.
Số lợng ổn định và đặc trng cho mỗi loài sinh vật; song hình
dạng của nhiễm sắc thể lại không ổn định trong hoạt động sống
của nhân.
Hình thái: Nói chung, các nhiễm sắc thể có hai dạng hình thái
tơng ứng với hai trạng thái chức năng: một là, khi phân chia,
nhiễm sắc thể co ngắn, hình dạng rõ ràng, dễ phân biệt với
nhau, phân bố tập trung; hai là, khi nhân ở trạng thái nghỉ, các
nhiễm sắc thể không có hình dạng rõ ràng, cấu trúc dạng sợi
xốp, kéo dài, phân tán.

Thành phần hóa học chủ yếu của nhiễm sắc thể là chất nhiễm
sắc (chromatin) trong đó chứa 40% ADN, 40% là các loại
protein histon, khoảng 20% là các protein phi histon và một ít
ARN.
Histon là những protein có đặc tính kiềm với hàm lợng cao
arginin và lysin. Có 5 loại histon là H1 (rất giàu lysin), H2a và
H2b (giàu lysin), H3 (giàu arginin) và H4 (giàu glyxin và
arginin).
Protein phi histon là các protein có tính axit với số lợng hàng
trăm loại. Trong số này, có các protein chịu trách nhiệm đối với
sự vận động của các nhiễm sắc thể (actin, myosin, tubulin), các
enzym đối với việc tổng hợp ADN và ARN (các polymeaza) và
đối với sự biến đổi đặc biệt của các histon và các protein khác
của nhiễm sắc thể (kinaza, metylaza, axetylaza) và có lẽ cũng
gồm cả những protein điều hòa hoạt động gen.


1.2.4.2. Đặc điểm cấu tạo của nhiễm sắc thể trong thời gian
phân chia nhân
Trong thời gian phân chia nhân, hình dạng của nhiễm sắc thể
đợc thấy rõ nhất ở kỳ giữa và kỳ sau. Dới kính hiển vi quang
học, có thể nhìn thấy các nhiễm sắc thể lúc này có dạng gậy
với chiều dài dao động từ 0,2m đến 20m. Trên nhiễm sắc
thể có những chỗ thắt lại (eo sơ cấp). ở đó có chứa một cấu
trúc gọi là tâm động. Tâm động chia nhiễm sắc thể thành hai
nhánh (vai).
Căn cứ vào vị trí của tâm động, ngời ta chia nhiễm sắc thể
thành một số dạng chính là:
Nhiễm sắc thể tâm động giữa (metacentric)

Nhiễm sắc thể tâm động lệch (submetacentric)
Nhiễm sắc thể tâm động đầu (acrocentirc)


ở một số nhiễm sắc thể, ngoài quãng thắt đầu tiên có chứa
tâm động còn có thêm quãng thắt thứ hai (eo thứ cấp) chứa
vùng tạo hạch nhân (SAT- Zona) không bắt màu thuốc
nhuộm (SAT là chữ viết tắt của cụm từ sine acido
thymonucleinico), có ý nghĩa là không có ADN tồn tại.
Phần cấu trúc ngắn tách khỏi vùng SAT đợc gọi là vật kèm
hay vệ tinh (satellite). Các nhiễm sắc thể có vùng SAT đợc
gọi là SAT- chromosome.


1.2.4.3. Đặc điểm cấu tạo của nhiễm sắc thể trong thời kỳ
nghỉ của nhân
Giữa hai lần phân chia của nhân, nhiễm sắc thể có dạng các
đám sợi xốp chromatin nằm rải rác khắp nhân. Đặc điểm cấu
tạo của nhiễm sắc thể lúc này là điều kiện cần thiết cho việc
phiên mã thông tin di truyền trong ADN bằng i-ARN.
Trong thời gian nghỉ giữa hai lần phân chia nhân, có những
phần xác định của nhiễm sắc thể vẫn ở trạng thái bắt màu
mạnh gọi là vùng dị nhiễm sắc (heterochromatin) nằm gần
tâm động. Vùng cấu trúc sợi xốp là vùng nhiễm sắc thực
(euchromatin). Về mặt chức năng, vùng dị nhiễm sắc là vùng
không có hoạt tính phiên mã, còn vùng nhiễm sắc thực có
hoạt tính phiên mã, lúc đó các sợi ADN tháo duỗi xoắn để
làm khuôn tổng hợp i-ARN.

1.2.4.4. Mô hình tổ chức cấu trúc nhiễm sắc thể
NST, ĐK 1400nm =2 nhiễm sắc tử (chromatid) (ĐK. 700nm).
1 Nstử = hai sợi có cấu trúc xếp cuộn (ĐK 300nm).
1 sợi 300nm = nhiều sợi nhiễm sắc (chromatin) (ĐK 30nm).
(Sợi 30nm xoắn cuộn khoảng 250 lần thành sợi 700nm).

1 sợi 30nm = sợi ĐK 11nm (DNH = Dezoxyribonucleohiston)
gấp lại 6 lần.

1 sợi 11nm = sợi ADN (ĐK 2nm) gấp lại 7 lần và các phân tử
protein histon.
Nh vậy, để tạo thành nhiễm sắc thể, sợi AND trần, đờng kính
2nm phải xoắn và gấp cuộn khoảng 10.000 lần.


Trên các sợi DNH vừa nêu có những cấu trúc có
dạng hình đĩa hay hình thấu kính, kích thớc
10x10x5nm gọi là thể nhân (nucleosome). Mỗi
nucleosome này đợc cấu tạo bởi phần lõi gồm 8

phân tử protein histon (2H3, 2H4, 2H2a, 2H2b) và
xoắn quanh khối histon này là 2 vòng ADN chứa

khoảng 146 cặp bazơnitơ quấn 1,75 vòng. Giữa
các nucleosome là một đoạn ADN chứa từ 30 100 cặp bazonitơ đợc gắn với protein histon H1.


Mô hình xoắn của ADN

1.2.4.5. Đặc điểm số lợng của các nhiễm sắc thể
Khái niệm về kiểu nhân (karyotype) bộ nhiễm sắc thể:
Kiểu nhân của tế bào ở mỗi sinh vật là tập hợp toàn bộ các
nhiễm sắc thể trong nhân với những đăc điểm đặc trng về số
lợng và hình thái cấu tạo của chúng.
Bộ nhiễm sắc thể lỡng bội (2n):
Bộ nhiễm sắc thể lỡng bội là bộ nhiễm sắc thể mà ở đó các
nhiễm sắc thể tồn tại thành từng cặp gọi là nhiễm sắc thể
đồng dạng (tơng đồng.
Trong cơ thể bộ nhiễm sắc thể lỡng bội có trong nhân của các
tế bào thân (soma) và các tế bào sinh dục sơ khai.
Bộ nhiễm sắc thể đơn bội (n):
Bộ nhiễm sắc thể đơn bội là bộ nhiễm sắc thể mà ở đó các
nhiễm sắc thể chỉ tồn taị ở trạng thái đơn lẻ.


1.3. Chức phận của nhân tế bào
Nhân tế bào đảm nhận hàng loạt các chức phận quan trọng
nhất của tế bào, đó là:
- Nơi lu giữ hầu hết mọi thông tin di truyền về những đặc điểm
cấu trúc và chức năng của tế bào. Trong nhân, thông tin di
truyền đợc chứa đựng trong ADN của nhiễm sắc thể.
- Truyền thông tin di truyền ra bào tơng bằng phân tử iARN.
- Truyền thông tin di truyền cho các tế bào con bằng cách
nhân đôi một cách chính xác thông tin di truyền chứa trong
ADN nhiễm sắc thể rồi sau đó chia đều cho các tế bào con
thông qua quá trình phân chia nhân.
- Trung tâm định hớng, kiểm soát, điều tiết hoạt động của tế
bào.

2. Sự phân chia tế bào
2.1. Khái niệm về chu kỳ tế bào
Chu kỳ tế bào là quá trình hoạt động sống của tế bào từ lúc nó
đợc tạo thành bằng con đờng phân chia tế bào mẹ đến khi bản
thân nó đợc phân chia hay là chết.
Biểu hiện điển hình rõ rệt của chu kỳ tế bào đợc thể hiện ở quá
trình phân bào có tơ (mitose) gồm 4 giai đoạn:
- Giai đoạn phân chia nguyên phân - M (mitose)
- Giai đoạn sau mitose - giai đoạn trớc tổng hợp - G1 (gap 1)
- Giai đoạn tổng hợp - S (synthesis)
- Giai đoạn trớc mitose - giai đoạn sau tổng hợp - G2 (gap 2)


Chu tr×nh tÕ bµo ®îc chia lµm 4 giai
®o¹n