Tài liệu Các cấu trúc tế bào và khả năng tự tái sinh doc

Các cấu trúc tế bào và
khả năng tự tái sinh

Tế bào của những sinh vật ở mức tiến
hóa thấp như vi khuẩn, vi khuẩn lam
chưa có nhân hồn chỉnh nên gọi là tế
bào tiền nhân và những sinh vật này gọi
là những sinh vật tiền nhân (Prokaryote).
Các tế bào có nhân hình thành rõ ràng
được gọi là tế bào nhân thực, có ở các
sinh vật nhân thực (Eukaryote). Sự
khác nhau giữa tế bào Prokaryote và


Eukaryote lớn hơn sự khác nhau giữa tế
bào động vật và thực vật.
Các tế bào Prokaryote khơng có
phần lớn các bào quan và màng nhân,
có vùng tương tự nhân gọi là nucleoid.
Ngồi ra bộ gen gồm DNA khơng kèm
histon. Điểm nổi bậc để phân biệt tế bào
Eukaryote là có nhân (nucleus) điển hình
với màng nhân bao quanh. Bên trong tế
bào có hệ thống màng phức tạp và các
bào quan như lưới nội sinh chất, bộ
golgi, lysosome, ty thể, lục lạp. Nhiễm
sắc thể của Eukaryote thẳng, phức tạp
được cấu tạo từ DNA và protein.
1. Các cấu trúc có khả năng tự tái sinh
Các tế bào Prokaryote có vùng nhân chứa

DNA được tái tạo và phân đều về các tế
bào con khi sinh sản.
Các tế bào Eukaryote có nhiều bào quan
nhưng chỉ có nhân, ty thể, lục lạp có
chứa DNA và nhờ khả năng tự tái sinh
nên tham gia vào các cơ chế di truyền.
Nhân chứa thông tin di truyền giữ
vai trò chủ yếu trong sinh sản, chiếm
khoảng 10% thể tích và hầu như tồn bộ
DNA của tế bào (95%). Nó được giới
hạn bởi màng nhân do 2 lớp màng xếp
đồng tâm, bên trong có 2 cấu trúc chủ
yếu là hạch nhân (nucleolus) như một
nhân nhỏ trong nhân và chất nhiễm
sắc (chromatin) là dạng tháo xoắn
của nhiễm sắc thể (chromosome). Sự
phân chia đều NST về các tế bào con
đảm bảo sự chia đều thông tin di truyền


cho thế hệ sau.
2. Nhiễm sắc thể
2.1. Hình thái NST

Khi nhuộm tế bào đang phân chia bằng
một số màu base, có thể nhìn thấy dưới
kính hiển vi thường các cấu trúc hình que
nhuộm màu đậm, nên được gọi là NST
(chromosome). Mỗi NST có hình dạng

đặc trưng, rõ nhất ở kỳ giữa của nguyên


phân. Tâm động là điểm thắt eo chia
NST thành 2 vai với chiều dài khác nhau,
vai ngắn hơn là vai p và vai dài hơn là
vai q. Dựa vào vị trí của tâm động có thể
phân biệt hình thái các NST:
- Tâm giữa (metacentric): 2 vai bằng
nhau
- Tâm đầu (acrocentric): 2 vai không
bằng nhau
- Tâm mút (telocentric): tâm động nằm
gần cuối
Ở các tế bào sinh dưỡng (soma), mỗi
NST có một cặp giống nhau về hình thái,
được gọi là các NST tương đồng
(homologous). Bộ NST có cặp gọi là
lưỡng bội và khi mỗi NST chỉ có một


chiếc gọi là đơn bội.
2.2. Kiểu nhân và nhiễm sắc đồ:
Tất cả các tế bào của một lồi nói chung
có số lượng NST đặc trưng cho lồi đó.
Mỗi loại NST có hình dáng đặc trưng.
Sự mơ tả hình thái của NST gọi là kiểu
nhân (Karyotype).
Kiểu nhân có thể biểu hiện ở dạng nhiễm
sắc đồ (Idiogram) khi các

NST được xếp theo thứ tự bắt đầu từ dài
nhất đến ngắn nhất
Sau này kỹ thuật nhuộm màu (màu
giemsa hay quinacrin) hoàn chỉnh làm
rõ hơn các vệt đặc trưng, hình thái của


mỗi NST được xác định chi tiết hơn. Dựa
vào nhiễm sắc đồ nhuộm màu, có thể tìm
thấy các đoạn tương đồng trên các NST
cùng loại của các lồi có họ hàng gần
nhau. Ví dụ so sánh nhiễm sắc đồ của
người và vượn cho thấy có mối quan hệ
họ hàng rất gần và NST thứ hai của
người do sự nối lại của 2 NST khác nhau
ở vượn người.

2.3. Chất nhiễm sắc
Vào những năm 1930, khi quan sát bằng


kính hiển vi quang học ở gian kỳ nhận
thấy trên NST có vùng nhuộm màu đậm
được gọi là chất dị nhiễm sắc
(heterochromatin) phân biệt với phần còn
lại nhuộm màu nhạt là chất nguyên
nhiễm sắc (euchromatin). Chất nguyên
nhiễm sắc là chất nhiễm sắc ở trạng thái
dãn xoắn, còn chất dị nhiễm sắc là chất
nhiễm sắc biểu hiện dạng cuộn xoắn cao.

DNA chất nguyên nhiễm sắc ở trạng thái
hoạt động, còn ở chất dị nhiễm sắc thì
DNA khơng phiên mã được và thường
sao chép muộn hơn.
3. Các nhiễm sắc thể đặc biệt
Bằng các kỹ thuật tế bào học hiện đại,
căn cứ các mặt chức năng, cấu trúc, hình
thái và đặc thù trong hoạt động, người
ta đã phân biệt các loại NST khác nhau:


- Nhiễm sắc thể thường (NST A:
autosome): giống nhau ở cả 2 giới đực,
cái.
- Nhiễm sắc thể giới tính (sex
chromosome) khác nhau giữa giới đực và
cái
- Nhiễm sắc thể B (nhiễm sắc thể phụ):
được phát hiện ở một số loài thực vật như
ngơ, mạch đen ngồi các NST A bình
thường. Các NST B ít gặp hơn trong các
giống đã được chọn lọc của các lồi nói
trên
Ở ngơ có 20 NST A, ở một số cây cịn có
thêm NST B với số lượng biến động từ
1-20 hoặc nhiều hơn. Những cây có NST
B thì yếu hơn và kém hữu thụ hơn các


cây khác.

Ở mạch đen, những cây có hơn 9 NST B
thường khơng có khả năng sống. NST B
có hiệu quả di truyền rất thấp. NST B
cũng có nhiều ở sâu bọ, giun dẹp nhưng
bé và khơng có hiệu quả di truyền rõ rệt.
- NST khổng lồ (polytene chromosome):
có trong một số cơ quan, tế bào tuyến
nước bọt, tuyến Manpighi, màng ruột
một số côn trùng bộ 2 cánh (Diptera):
Drosophilidae, Chironomidae
Năm 1981, E. Balbiani phát hiện NST
khổng lồ ở tuyến nước bọt ấu trùng
Chironomus, chúng có số lượng sợi
nhiễm sắc nhiều gấp hàng ngàn lần so
với NST thường, có thể chứa tới 15001600 sợi nhiễm sắc. Nguyên nhân của


hiện tượng này là do cơ chế nội nguyên
phân (endomitosis). NST tự nhân đơi
bình thường, nhưng khơng phân ly,
nhân tế bào khơng phân chia, tạo NST
có dạng chùm nhiều sợi, bề ngang của
NST tăng lên. Chiều dài của NST khổng
lồ có thể tới 250-300 mm (gấp 100-200
lần NST thường) do các NST thể này
khơng đóng xoắn. Dọc theo chiều dài của
NST khổng lồphân hóa thành những
khoanh bắt màu xẫm, nhạt không đồng
nhất như các đĩa sáng, tối xen nhau.
Người ta cho rằng các đĩa xẫm màu là

nơi tích lũy nhiều DNA, được tạo ra do
độ xoắn định khu dày đặc hoặc do tập
trung nhiều hạt nhiễm sắc.


Ở ruồi giấm, NST khổng lồ ở tuyến
nước bọt được hình thành do DNA tự
nhân đơi 10 lần, tạo ra 210 = 1024 sợi
dính liền nhau suốt dọc theo chiều dài.
- NST chổi đèn (lambrush
chromosome): NST này có thể dài
đến 800mm, có ở tiền kì của giảm
phân trong tế bào trứng của động
vật có xương sống nhất là ở giai đoạn
Diplotene của trứng có nhiều nỗn
hồng (trứng gà, chim hoặc bò sát).


Đặc điểm của NST kiểu chổi đèn là từ
trục của NST có nhiều vịng DNA, cạnh
các vịng DNA này là những loại ARN
được tổng hợp từ các vòng DNA mở
xoắn.