Chu kỳ tế bào và
nguyên phân
Nguyên phân (mitosis) là quá trình phân
chia tế bào trong đó các tế bào con được
tạo ra có số lượng nhiễm sắc thể giống
với các tế bào bố mẹ. Kiểu phân bào này
đặc trưng cho các tế bào soma, kể cả các
tế bào sinh dục (2n) ở pha sinh sản của
sự phát sinh giao tử ở các động-thực vật
(mục IV.2), và xảy ra theo cấp số nhân
với công bội bằng 2, nghĩa là: từ một tế
bào ban đầu trải qua k lần nguyên phân
liên tiếp sẽ cho ra 2k tế bào giống nó.
Nhờ vậy mà cơ thể lớn lên và các tế bào
trong cơ thể thường xuyên được đổi mới.
Quy luật phân bào này được minh họa
đơn giản như sau:
1→ 2 → 4 → 8 → 16 → 32 → 64 →
128 → 256 → 512 →...
1. Chu kỳ tế bào (cell cycle)
Quá trình nguyên phân lặp lại theo chu
kỳ như vậy được gọi là chu kỳ nguyên
phân hay chu kỳ tế bào (cell cycle).
Nguyên phân là một phần của toàn bộ
chu kỳ tế bào đối với các tế bào trải qua
nguyên phân (như hợp tử, các tế bào
phôi, các tế bào thuộc các mô sinh trưởng
hay mô phân chia; hình 3.7a). Nói chung,
một chu kỳ tế bào bao gồm hai giai đoạn
chính là nguyên phân (ký hiệu: M), là
một phần tương đối nhỏ của toàn bộ chu
kỳ
(a)
(b)
Hình 3.7 (a) Sự phân chia của các tế
bào chóp rễ hành tây (Allium cepa).
(b) Sơ đồ tổng quát của
một chu kỳ tế bào.
tế bào, và phần còn lại của chu kỳ tế bào
gọi là kỳ trung gian (interphase). Gọi là
kỳ trung gian bởi vì nó nằm giữa hai lần
phân chia liên tiếp. Đây là giai đoạn tế
bào diễn ra các hoạt động chuyển hóa
cao độ, tổng hợp và tái bản vật chất di
truyền - DNA, chuẩn bị tích cực cho tế
bào bước vào nguyên phân. Nó được chia
thành ba phần, gọi là G1, S và G2. Như
vậy, theo nguyên tắc, một chu kỳ tế bào
bao gồm bốn giai đoạn theo thứ tự sau
đây (hình 3.7b): (1) G1 (first gap) = giai
đọan khởi đầu trong đó tế bào sinh
trưởng, chuyển hóa và chuẩn bị cho sự
tái bản bộ gene; (2) S (DNA synthesis) =
tổng hợp DNA (về chi tiết, xem chương
5); (3) G2 (second gap) = chuẩn bị cho
quá trình nguyên phân; và (4) M =
nguyên phân (mitosis). Thời gian của các
giai đoạn khác nhau trong chu kỳ tế bào
khác nhau một cách đáng kể, tùy thuộc
vào từng loài, từng kiểu tế bào, nhiệt độ
và các nhân tố khác. Chẳng hạn, thời
lượng tương ứng với bốn giai đoạn G1, S,
G2 và M đối với các tế bào máu trắng của
người đang phân chia là 11, 7, 4 và 2 giờ
(thời gian toàn bộ là 24 giờ).
Khi một hợp tử vừa được hình thành hay
một cơ thể đang sinh trưởng, chu kỳ này
được lặp lại nhiều lần để hình thành nên
một cá thể với hàng tỷ tế bào. Một số
kiểu tế bào trưởng thành, như các tế bào
thần kinh và tế bào cơ vẫn giữ nguyên ở
kỳ trung gian, thực hiện các chức năng
đã được biệt hóa trong cơ thể cho đến lúc
chết và không bao giờ phân chia nữa;
giai đoạn đó được gọi là pha G0. Tuy
nhiên, một số tế bào có thể từ pha G0
quay lại đi vào chu kỳ tế bào. Mặc dù
hầu hết các tế bào lympho trong máu
người ở pha G0, nhưng nếu có sự kích
thích thích hợp như khi bắt gặp kháng
nguyên phù hợp chẳng hạn, chúng có thể