Chu kì tế bào và các hình thức phân bào

Chương IV. PHÂN BÀO

A – Lí thuyết

I- CHU KÌ TẾ BÀO VÀ CÁC HÌNH THỨC PHÂN BÀO

1. Sơ lược về chu kì tế bào

a) Khái niệm về chu kì tế bào

Trình tự các sự kiện mà tế bào trải qua và lặp lại giữa các lần nguyên phân liên tiếp mang tính chất chu kì. Thời gian của một chu kì tế bào được xác định bằng khoảng thời gian giữa hai lần nguyên phân liên tiếp (từ khi tế bào được hình thành ngay sau lần nguyên phân trước cho tới khi nó kết thúc lần phân bào sau).

Thời gian của chu kì tế bào tùy thuộc từng loại tế bào trong cơ thể và tùy thuộc từng loài. Ví dụ, chu kì của các tế bào ở giai đoạn sớm của phôi chỉ 15 - 20 phút, tế bào ruột một ngày 2 lần, tế bào gan 2 lần trong một năm, còn tế bào nơron ở cơ thể người trưởng thành hầu như không phân bào.

Thông thường, chu kì của đa số tế bào kéo dài trên 20 giờ. Khi các tế bào chuyển sang trạng thái phân hoá sớm (tế bào thần kinh, tế bào sợi cơ vân), chúng mất khả năng phân chia. Chu kì tế bào gồm các quá trình sinh trưởng, phân chia nhân, phân chia chất tế bào mà kết thúc là sự phân chia tế bào. Một chu kì tế bào có hai thời kì rõ rệt là kì trung gian (gian kì) và nguyên phân.

b) Kì trung gian

Kì trung gian là thời kì sinh trưởng của tế bào gồm ba pha: $G_{1}$, S, $G_{2}$.

* Pha $G_{1}$: Gia tăng của chất tế bào, hình thành thêm các bào quan khác nhau, sự phân hoá về cấu trúc và chức năng của tế bào (tổng hợp các protein) và chuẩn bị các tiền chất, các điều kiện cho sự tổng hợp ADN. Chính $G_{1}$ là thời kì sinh trưởng chủ yếu của tế bào. Pha $G_{1}$ có độ dài thời gian tùy thuộc vào chức năng sinh lí của tế bào. Thời gian của $G_{1}$ ở tế bào phôi rất ngắn, còn ở tế bào nơron kéo dài suốt đời sống cơ thể. Vào cuối pha $G_{1}$ có một thời điểm được gọi là điểm kiểm soát (điểm R). Nếu tế bào vượt qua điểm R mới tiếp tục đi vào pha S và diễn ra nguyên phân. Nếu không vượt qua điểm R, tế bào đi vào quá trình biệt hoá.

* Nếu tế bào vượt qua điểm R thì bước ngay vào pha S. Những diễn biến cơ bản trong pha này là sự sao chép ADN và nhân đôi nhiễm sắc thể. Khi kết thúc pha S, nhiễm sắc thể từ thể đơn chuyển sang thể kép gồm hai sợi crômatit (nhiễm sắc tử chị em) giống hệt nhau đính với nhau ở tâm động và chứa hai phân tử ADN giống nhau tạo ra hai bộ thông tin di truyền hoàn chỉnh để truyền lại cho hai tế bào con (sẽ được tạo ra qua nguyên phân). Ở pha S, còn diễn ra sự phân đôi trung tử có vai trò đối với sự hình thành thoi phân bào sau này và các quá trình tổng hợp nhiều hợp chất cao phân tử khác và các hợp chất giàu năng lượng.

* Pha $G_{2}$ (sau pha S): Tiếp tục tổng hợp prôtêin có vai trò đối với sự hình thành thoi phân bào. Nhiễm sắc thể ở pha này vẫn giữ nguyên trạng thái như ở cuối pha S. Sau pha $G_{2}$, tế bào diễn ra quá trình nguyên phân.

2. Các hình thức phân bào

Trực phân (phân bào trực tiếp) là hình thức phân bào không có tơ (không có thoi phân bào).

Gián phân là hình thức phân bào có tơ (có thoi phân bào). Gián phân gồm có hai hình thức phân bào là nguyên nhân và giảm phân.

a) Phân bào ở tế bào nhân sơ

Trực phân là hình thức phân bào ở tế bào nhân sơ. Đây là hình thức sinh sản vô tính ở vi khuẩn diễn ra theo cách phân đôi.

Phân bào không tơ còn diễn ra theo một số cách khác, trong đó phổ biến nhất là cách phân đôi (tạo vách ngăn ở giữa chia tế bào mẹ thành hai tế bào con).

b) Phân bào ở tế bào nhân thực

Nguyên phân và giảm phân là hình thức phân bào ở tế bào nhân thực. Khi diễn ra hai hình thức phân bào này, các nhiễm sắc thể được phân li đồng đều về hai cực tế bào nhờ thoi phân bào.

* Nguyên phân là hình thức phân bào nguyên nhiễm, nghĩa là từ một tế bào mẹ qua nguyên phân cho hai tế bào con đều có bộ nhiễm sắc thể như ở tế bào mẹ.

* Giảm phân là hình thức phân bào giảm nhiễm, nghĩa là các tế bào con được tạo thành qua giảm phân đều mang bộ nhiễm sắc thể với số lượng đã giảm đi một nửa (so với ở tế bào mẹ).