Ở tế bào nhân sơ, chu kì phân bào là quá trình gì?

– Ở tế bào nhân sơ, chu kì phân bào là quá trình trực phân.

– Ở tế bào nhân thực, chu kì tế bào bao gồm hai giai đoạn: (1) giai đoạn chuẩn bị (kì trung gian) giúp tế bào phát triển, tích luỹ vật chất, nhân đôi DNA và nhiễm sắc thể; (2) giai đoạn phân chia tế bào (pha M).

2. Đặc điểm chung của tế bào nhân sơ:

Một số đặc điểm của tế bào nhân sơ để phân biệt với tế bào nhân thực như sau:

Tế bào chưa có nhân hoàn chỉnh/chưa có nhân chính thức, vật chất di truyền được gọi chung là “vùng nhân”.

– Không có hệ thống nội màng và các bào quan không có màng bao bọc.

– Kích thước tế bào rất nhỏ chỉ bằng khoảng 1/10 so với kích thước của tế bào nhân thực.

– Với kích thước tế bào nhỏ như tế bào nhân sơ có các lợi ích với tế bào như sau:

+ Tỉ lệ S/V lớn → tốc độ trao đổi chất giữa tế bào với môi trường diễn ra nhanh hơn.

+ Tế bào sinh trưởng với tốc độ nhanh kết hợp với khả năng phân chia mạnh → số lượng tế bào tăng một cách nhanh chóng.

Tế bào nhân sơ có cấu tạo rất đơn giản, gồm 3 thành phần chính là: màng sinh chất, tế bào chất và vùng nhân. Ngoài các thành phần chính trên, một số loại tế bào nhân sơ còn có thêm thành tế bào, vỏ nhầy, lông và roi.

* Thành tế bào, màng sinh chất, lông và roi

Hầu hết tất cả tế bào nhân sơ đều có thành tế bào. Thành tế bào được cấu tạo từ các peptidoglycan, có chức năng quy định hình dạng của tế bào.

Căn cứ vào cấu trúc và thành phần hóa học của thành tế bào, vi khuẩn đã được chia thành 2 loại: vi khuẩn gram dương và vi khuẩn gram âm. 

Khi cho nhuộm bằng phương pháp nhuộm Gram: vi khuẩn Gram dương có vỏ màu tím, vi khuẩn Gram âm có vỏ màu đỏ. Với sự khác biệt về thành tế bào của 2 loại vi khuẩn này, các nhà khoa học đã ứng dụng để sử dụng các loại thuốc kháng sinh đặc hiệu có tác dụng để tiêu diệt các loại vi khuẩn gây bệnh.

Ở một số loại tế bào nhân sơ, lớp bên ngoài thành tế bào còn có một lớp vỏ nhầy. Ở những vi khuẩn gây bệnh ở người mà chứa lớp vỏ nhầy thì thường ít bị các tế bào bạch cầu trong hệ thống miễn dịch tiêu diệt.

Màng sinh chất của vi khuẩn cũng được cấu tạo như của các loại tế bào khác, được cấu tạo bởi 2 thành phần: 2 lớp photpholipit và prôtêin.

Ở một số loài vi khuẩn còn có thêm cấu trúc được gọi là roi (tiên mao) và lông (nhung mao).

* Tế bào chất

Tế bào chất là vùng nằm giữa vùng nhân và màng sinh chất. Tế bào chất ở tế bào nhân sơ bao gồm 2 thành phần chính: bào tương và ribôxôm cùng một số cấu trúc phụ khác. Tế bào không có hệ thống nội màng, các bào quan không có màng bao quanh (trừ ribôxôm) và khung xương tế bào.

Ribôxôm là bào quan được hình thành từ prôtêin và rARN, là nơi tổng hợp nên các loại protein trong tế bào. Trong tế bào chất có chứa các hạt dự trữ.

* Vùng nhân tế bào nhân sơ

Vùng nhân của tế bào sinh vật nhân sơ không được bọc bởi các lớp màng như tế bào nhân thực và chỉ chứa duy nhất một phân tử ADN dạng vòng. Chính vì vậy, tế bào này mới được gọi là tế bào nhân sơ (chưa có nhân hoàn chỉnh được lớp màng bao bọc như ở tế bào nhân thực).

Ngoài ADN có ở vùng nhân, một số tế bào vi khuẩn còn có thêm nhiều phân tử ADN dạng vòng nhỏ khác nằm ở tế bào chất được gọi là plasmit.

3. Chu kỳ phân bào là gì?

Chu kỳ tế bào hay chu kỳ phân bào là một vòng tuần hoàn các sự kiện xảy ra trong một tế bào từ lần phân bào này cho đến lần kế tiếp, trong đó bộ máy di truyền và các thành phần của tế bào được nhân đôi và sau đó tế bào phân chia làm hai tế bào con. Ở các sinh vật đơn bào (nấm men, vi khuẩn,…) một cá thể sau khi trải qua chu kỳ phân bào tạo ra hai cá thể mới; còn ở các sinh vật đa bào thì chu kỳ tế bào là một quá trình tối quan trọng để một hợp tử phát triển thành một cơ thể hoàn chỉnh và để cơ thể bổ sung số lượng tế bào thay cho số đã chết.

Trong các tế bào nhân sơ, chu kỳ tế bào trải qua một quá trình mang tên là trực phân. Trong các tế bào nhân chuẩn chu kỳ tế bào bao gồm hai giai đoạn: giai đoạn thứ nhất kỳ trung gian lúc tế bào phát triển, tích lũy vật chất và nhân đôi DNA; giai đoạn thứ hai là nguyên phân (mitosis – M), lúc này tế bào thực thi quá trình phân chia thành hai tế bào con. Nhìn chung, chi tiết của chu trình tế bào thay đổi tùy loại tế bào và tùy sinh vật, tuy nhiên chúng có cùng những điểm chung nhất định và có cùng mục tiêu là truyền đạt lại toàn bộ và chính xác thông tin di truyền của chúng cho các tế bào con. Chính vì vậy bộ DNA của tế bào mẹ phải được nhân đôi một cách chính xác và phải được chia đồng đều cho các tế bào con để mỗi tế bào con đều nhận được bộ DNA y hệt tế bào mẹ.

4. Chu kì tế bào gồm những giai đoạn nào?

* Kì trung gian

Kì trung gian diễn ra trong khoảng thời gian dài, chiếm phần lớn thời gian của 1 chu kì tế bào.

Kì trung gian gồm có 3 pha lần lượt diễn ra theo thứ tự: pha G1, pha S và pha G2.

– Pha G1: Tế bào sinh trưởng và phát triển, tổng hợp và tích lũy các chất cần thiết cho sự tăng sinh của tế bào.

– Pha S: ADN nhân đôi kéo theo sự nhân đôi của NST. các NST đơn nhân đôi tạo thành NST kép. NST kép gồm 2 cromatit (hay còn gọi là nhiễm sắc tử chị em) dính nhau ở tâm động.

– Pha G2: tổng hợp các chất chuẩn bị cho quá trình nguyên phân.

* Nguyên phân 

Nguyên phân hay còn được gọi là pha M, diễn ra trong thời gian ngắn.

Quá trình nguyên phân gồm 2 giai đoạn lần lượt diễn ra theo thứ tự: phân chia nhân và phân chia tế bào chất.

Phân chia nhân bao gồm 4 kì diễn ra lần lượt theo thứ tự: kì đầu, kì giữa, kì sau và kì cuối.

– Kì đầu: 

NST kép bắt đầu đóng xoắn và co ngắn lại. 

Thoi phân bào được hình thành nối liên 2 cực tế bào.

Màng nhân, nhân con biến mất

– Kì giữa: 

Các NST kép ở trạng thái đóng xoắn cực đại  quan sát được hình thái rõ rệt nhất. 

NST liên kết với thoi phân bào tại tâm động.

NST tập trung thành 1 hàng trên mặt phẳng xích đạo của thoi phân bào

– Kì sau: 

Từng NST kép tách nhau ra tại tâm động tạo thành 2 NST đơn

Các NST đơn phân li về 2 cực tế bào

– Kì cuối:

Các NST đơn dãn xoắn thành dạng sợi mảnh.

Hình thành 2 nhân mới.

Màng nhân xuất hiện.

* Phân chia tế bào chất: Xảy ra từ đầu kì cuối quá trình nguyên phân.

– Đối với tế bào động vật: phân chia tế bào chất theo hướng từ ngoài vào. Cụ thể là màng tế bào hình thành eo thắt ở chính giữa, ngăn cách, chia tế bào mẹ thành 2 tế bào con. 

– Đối với tế bào thực vật: phân chia tế bào chất theo hướng từ trong ra. Cụ thể là hình thành vách ngăn ở chính giữa để chia tế bào mẹ thành 2 tế bào con.

5. Ý nghĩa của quá trình nguyên phân:

* Ý nghĩa sinh học:

– Đối với sinh vật nhân thực đơn bào: nguyên phân là sinh sản tạo ra cá thể mới, là cơ chế duy trì nòi giống.

– Đối với sinh vật nhân thực đa bào: 

– Đối với cá thể non: nguyên phân làm tăng số lượng tế bào, giúp cơ thể sinh trưởng và phát triển, làm tăng kích thước cơ thể.

– Đối với cá thể trưởng thành: là cơ chế hình thành các tế bào mới thay thế các tế bào già, yếu hoặc bị tổn thương. Giúp cơ thể tái sinh các mô, cơ quan tổn thương.

* Ý nghĩa thực tiễn:

– Ứng dụng trong giâm, chiết, ghép cành,…

– Là nguyên lý cơ bản trong nuôi cấy mô và nhân bản vô tính.