Bài học

Ôn tập: từ truyền tin tế bào tới công nghệ tế bào

Mục tiêu bài học

Sau bài ôn tập này, em hệ thống hoá được toàn bộ kiến thức đã học về truyền tin tế bào, chu kì tế bào, ung thư, giảm phân và công nghệ tế bào, đồng thời vận dụng kết hợp các kiến thức đó để giải những bài tập tổng hợp, đúng dạng đề kiểm tra cuối chương.

Kiến thức nền cần nhớ

Bài ôn tập này chỉ tái sử dụng những gì sáu bài trước đã dạy — truyền tin tế bào, chu kì tế bào và nguyên phân, ung thư, giảm phân, công nghệ tế bào thực vật, công nghệ tế bào động vật — không đưa thêm kiến thức mới nào (same-grade bridge cho toàn bộ nội dung phía trên).

Khởi động

Một tế bào bình thường nhận đủ tín hiệu "dừng phân chia" từ các tế bào lân cận, nhưng vẫn tiếp tục nguyên phân không kiểm soát. Đây là lỗi ở giai đoạn nào trong ba giai đoạn truyền tin tế bào, và hậu quả tế bào học của lỗi này liên quan gì tới các điểm kiểm soát chu kì tế bào đã học?

Kiến thức trọng tâm

Ba mảng kiến thức đầu khoá thực ra nối liền nhau thành một câu chuyện. Một tế bào bình thường nhận tín hiệu từ môi trường xung quanh qua ba giai đoạn tiếp nhận – truyền tin – đáp ứng; một trong những tín hiệu quan trọng nhất là tín hiệu "dừng" khi mật độ tế bào xung quanh đã đủ dày (ức chế tiếp xúc). Tín hiệu dừng đó tác động lên điểm kiểm soát G1/S của chu kì tế bào, giữ tế bào không nhân đôi DNA cho tới khi thật sự cần thiết. Nếu gene kiểm soát điểm kiểm soát này bị đột biến — do các yếu tố nguy cơ như hút thuốc, tia UV, một số virus, hoặc di truyền — tế bào mất khả năng đáp ứng tín hiệu dừng, tiếp tục nguyên phân không kiểm soát và có thể hình thành khối u.

Hai kiểu phân bào — nguyên phân và giảm phân — chia sẻ nhiều điểm chung (cùng có kì đầu, kì giữa, kì sau, kì cuối; cùng dùng thoi phân bào để kéo NST) nhưng khác nhau ở kết quả. Nguyên phân giữ nguyên bộ NST 2n qua các tế bào con, phục vụ sinh trưởng và sửa chữa mô. Giảm phân gồm hai lần phân chia liên tiếp: giảm phân I tách NST tương đồng, làm giảm số NST từ 2n xuống n và là nơi trao đổi chéo xảy ra; giảm phân II tách crômatit chị em, giống hệt cơ chế của nguyên phân nhưng diễn ra trên tế bào đã có n NST. Trao đổi chéo cùng phân li độc lập tạo ra biến dị tổ hợp giữa các giao tử.

Công nghệ tế bào khai thác chính những hiểu biết về phân bào và tính toàn năng của tế bào. Ở thực vật, tính toàn năng mạnh cho phép nuôi cấy mô tạo hàng loạt cây con đồng nhất từ một mẫu mô nhỏ. Ở động vật, tính toàn năng bị giới hạn hơn nhiều sau khi tế bào đã biệt hoá, nên nhân bản vô tính phải dùng chuyển nhân để "vòng qua" giới hạn đó, còn tế bào gốc mới là loại tế bào động vật thực sự giữ được khả năng biệt hoá thành nhiều loại tế bào khác nhau — với một ứng dụng đã thành điều trị chuẩn (ghép tạo máu) và nhiều ứng dụng khác vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu.

Nguyên phân giữ nguyên 2n=8 ở mỗi tế bào con (số 16 chỉ là trạng thái tạm thời của một tế bào chưa kịp tách ở kì sau); giảm phân đưa số NST xuống n=4 ngay từ giảm phân I, giảm phân II không giảm thêm.

Bản đồ thuật ngữ này gói gọn cả ba mảng kiến thức của khoá học vào một sơ đồ duy nhất.

Ví dụ

Giải thích cơ chế một loại thuốc chặn thụ thể làm chậm khối u

1
Một loại thuốc thử nghiệm ngăn không cho thụ thể của một yếu tố tăng trưởng gắn lên bề mặt tế bào khối u. Dựa vào ba giai đoạn truyền tin và các điểm kiểm soát chu kì tế bào đã học, giải thích vì sao thuốc này có thể làm chậm sự phát triển của khối u.
2
Thuốc khoá thụ thể trên màng tế bào khối u, nghĩa là nó chặn ngay giai đoạn tiếp nhận — yếu tố tăng trưởng dù vẫn có mặt xung quanh tế bào cũng không thể gắn vào thụ thể được nữa.
3
Không có tiếp nhận thì không khởi động được chuỗi phản ứng truyền tin nội bào, nên tín hiệu thúc đẩy tế bào vượt qua điểm kiểm soát G1/S để nhân đôi DNA cũng không được tạo ra.
4
Dù gene kiểm soát điểm kiểm soát của tế bào khối u đã bị đột biến, điểm kiểm soát đó vẫn cần tín hiệu đầu vào thúc đẩy để cho phép tế bào tiến triển nhanh; chặn tín hiệu đầu vào này làm giảm tốc độ tế bào vượt qua điểm kiểm soát, dù không loại bỏ hoàn toàn khả năng phân chia.
5
Vậy thuốc chặn thụ thể làm chậm sự phát triển của khối u bằng cách cắt đứt giai đoạn tiếp nhận, làm giảm tín hiệu thúc đẩy tế bào tiến qua điểm kiểm soát G1/S, chứ không phải bằng cách sửa lại gene kiểm soát đã đột biến.

Ví dụ

Bài tập tổng hợp: tính NST và số loại giao tử qua giảm phân (dạng đề kiểm tra)

1
Một tế bào sinh dục sơ khai của ruồi giấm (2n = 8) thực hiện giảm phân bình thường, không có trao đổi chéo. Tính: (a) số NST và trạng thái của mỗi tế bào con ở kì cuối giảm phân I; (b) số NST và trạng thái của mỗi giao tử tạo thành; (c) số loại giao tử tối đa nhờ phân li độc lập.
2
2n = 8 nghĩa là $n = 4$ . Giảm phân I tách NST tương đồng, làm giảm số NST xuống một nửa, nhưng mỗi NST vẫn ở dạng kép. Vậy mỗi tế bào con ở kì cuối giảm phân I có 4 NST kép.
2n = 8 nghĩa là $n = 4$. Giảm phân I tách NST tương đồng, làm giảm số NST xuống một nửa, nhưng mỗi NST vẫn ở dạng kép. Vậy mỗi tế bào con ở kì cuối giảm phân I có 4 NST kép.
3
Giảm phân II tách crômatit chị em của mỗi NST kép, chuyển chúng thành NST đơn, không làm giảm thêm số lượng. Vậy mỗi giao tử có 4 NST đơn.
4
Với $n = 4$ cặp NST tương đồng, mỗi cặp phân li độc lập với 2 khả năng, số loại giao tử tối đa là $2^4 = 16$ .
Với $n = 4$ cặp NST tương đồng, mỗi cặp phân li độc lập với 2 khả năng, số loại giao tử tối đa là $2^4 = 16$.
5
Vậy: (a) mỗi tế bào con sau giảm phân I có 4 NST kép; (b) mỗi giao tử sau giảm phân II có 4 NST đơn; (c) số loại giao tử tối đa nhờ phân li độc lập là 16 loại — kết quả nhất quán với công thức $2^n$ đã học ở bài giảm phân.
Vậy: (a) mỗi tế bào con sau giảm phân I có 4 NST kép; (b) mỗi giao tử sau giảm phân II có 4 NST đơn; (c) số loại giao tử tối đa nhờ phân li độc lập là 16 loại — kết quả nhất quán với công thức $2^n$ đã học ở bài giảm phân.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

Truyền tin tế bào cung cấp tín hiệu dừng/tiếp tục cho các điểm kiểm soát của chu kì tế bào; lỗi ở một trong hai khâu này đều có thể dẫn tới ung thư. Nguyên phân giữ nguyên 2n, giảm phân đưa xuống n qua hai lần phân chia và tạo biến dị tổ hợp. Công nghệ tế bào khai thác tính toàn năng — mạnh ở thực vật, giới hạn hơn ở động vật — để nhân giống, nhân bản, và điều trị bằng tế bào gốc.

Khoá học tiếp theo trong chương trình Sinh học 10 rời khỏi tế bào của cơ thể đa bào để bước vào thế giới của những sinh vật nhỏ nhất: vi sinh vật và virus.