Bài giảng Sinh học tế bào (Phần 6: Biến dị, phân hóa)

5. Cơ sở tế bào của các biến dị di truyền,phân hóa tế bào và phản ứng miễn dịchSo sánh nguyên phân & giảm phân - Nguyên phân: 1 lần, tạo 2 tế bào 2n (giống tế bào cha mẹ); giảm phân: 2 lần, tạo 4 tế bào n.- Trong cả hai cách, các nhiễm sắc thể chỉ nhân đôi một lần trong interphase (hay interphase I).- Giảm phân I đặc sắc bởi crossing-over (trong prophase I) & tạo 2 tế bào n; giảm phân II (giống nguyên phân) tạo 4 tế bào n.Nguyên phânGiảm phân IGiảm phân I đặc sắc bởi crossing-over (trong prophase I) và sự tạo 2 tế bào n (nhưng mỗi nhiễm sắc thể vẫn còn 2 chromatid chị em).Các nhiễm sắc thể tương đồng đã nhân đôi bắt cặp dể tạo tetrad trong hiện tượng crossing-over (trong prophase I).Giảm phân II (giống nguyên phân) tạo 4 tế bào nCơ sở tế bào của các biến dị di truyền(1) Định hướng độc lập của các nhiễm sắc thể ở metaphase I và thụ tinh ngẫu nhiên(2) Hai nhiễm sắc thể trong một cặp tương đồng mang thông tin di truyền khác nhau(3) Crossing-over (1) Định hướng các cặp nhiễm sắc thể tương đồng ở giảm phân I và thụ tinh ngẫu nhiênVí dụ, với 4 nhiễm sắc thể, tế bào cơ thể sinh 4 kiểu giao tử. n = 2  số tổ hợp nhiễm sắc thể: 22 = 4Ở người, n = 23  223 (8 triệu)1 trứng * 1 tinh trùng  1 hợp tử (2n) trong số 64 triệu triệu tổ hợp nhiễm sắc thể !Hậu quả của sự định hướng của các cặp nhiễm sắc thể tương đồng (tetrad) ở giảm phân ITrường hợp: n = 2  số tổ hợp nhiễm sắc thể: 22 = 4(2) Hai nhiễm sắc thể trong một cặp tương đồng mang thông tin di truyền khác nhau Các nhiễm sắc thể tương đồng giống nhau dưới kính hiển vi, nhưng mang thông tin di truyền khác nhau đối với cùng các đặc tính ở các loci tương ứng. Các giao tử khác nhau  Con cháu có những đặc điểm khác nhau. 1 tetrad với các gen qui định 2 đặc tính cho ra 2 loại giao tử khác nhau (crossing-over cho 4) Tái tổ hợp do crossing-over: 1 tetrad cho 4 loại giao tử Thực tế, các đoạn tái tổ hợp của chromatid mang nhiều gen  một crossing-over có thể tác động trên nhiều gen.  Mặt khác, đột biến là nguyên nhân gây biến dị quan trọng.(3) Crossing-over làm tăng biến dị di truyềnSự phát sinh bào quanTế bào không ngừng tạo mới: thể Golgi từ bóng mạng nội chất, lysosome từ bóng Golgi, ti thể & diệp lạp từ tiền lạp... Phát triển & phân hóa tế bào* Phát triển: chuỗi biến đổi từ hợp tử tới cơ thể trưởng thành.* Có 200 kiểu tế bào phân hóa (ở người) hợp tử toàn năngCơ sở phân tử của sự phân hóa tế bào: biểu hiện gen được kiểm soát theo không gian và thời gianTính toàn năng của tế bàoBriggs & King (những năm 1950)Steward (1958) và Reinert (1958)(tế bào thay thế biểu mô của da)(tế bào tủy xương cho các tế bào máu)Trong cơ thể, tế bào đổi mới nhờ sự phân chia của tế bào phân hóa (tế bào gan) hay tế bào gốc (tế bào máu)Sự chết tế bào theo chương trình (chương trình hóa) biểu hiện qua các hiện tượng:Apoptosis do nhiều yếu tố ngoại sinh / nội sinh (biểu mô tuyến tiền liệt cạn testosteron)  thuốc làm chậm hay hoạt hóa apoptosis (trị ung thư). Atrophy (sự teo): tổng hợp mới RNA và protein; không đậm đặc chromatin.Phân hóa sau cùng: tế bào chết để thực hiện chức năng (keratin hóa tế bào da / mạch mộc).Apoptosis biểu hiện trật tự: tạo protein mới; đậm đặc, tách khỏi tế bào xung quanh; phân đoạn; bị thực bào (bởi tế bào kế cận hay đại thực bào).Phản ứng miễn dịchCơ thể là môi trường sống của virus, vi khuẩn Động vật có xương sống có hệ miễn dịch để nhận biết và tiêu diệt virus, vi khuẩn (khả năng phân biệt “ta” hay “lạ”, “khác ta”)Hai nhóm phản ứng miễn dịch* Bẩm sinh: nhanh & không chuyên biệt (có ở mọi động vật)* Mắc phải (tập nhiễm): kháng các phân tử chuyên biệt (chỉ có ở động vật có xương sống) Các kiểu phản ứng miễn dịch bẩm sinh:(a) Viêm: chất hòa tan & thực bào theo máu vào mô bị nhiễm (thực bào “nuốt” pathogen)(b) Bổ thể = protein xoi thủng màng vi khuẩn (c) Tế bào sát thủ tự nhiên (tế bào NK) cảm ứng apoptosis của tế bào bị nhiễm	(d) Interferon (do tế bào nhiễm virus sản xuất) dính vào bề mặt tế bào lành và cản virus tái bản.Phản ứng miễn dịch mắc phải: * Miễn dịch thể dịch nhờ tế bào B tạo kháng thể (Ig) vô hiệu hóa độc chất (e) hay tạo “nhãn phân tử” để thực bào / bổ thể phá hủy (f).* Sự miễn dịch tế bào nhờ tế bào T: TC nhận biết và cảm ứng apoptosis (g), TH hoạt hóa tế bào BNguồn gốc của các tế bào B và T:Lý thuyết chọn dòngNếu nhiễm vật “lạ” (virus), máu chứa kháng thể. Trong nhiều năm: tb bạch huyết tạo kháng thể sau tiếp xúc kháng nguyên. Jerne (1955): Cơ thể tạo ngẫu nhiên kháng thể ở lượng nhỏ; kháng thể liên kết ngẫu nhiên với kháng nguyên [kháng nguyên tuyển chọn kháng thể có trước](5) Phân hóa thành tb nhớ: Khi có kháng nguyên, tb nhớ sinh sản và tb huyết tương (trong vài giờ thay vì vài ngày)Sự chọn dòng tế bào B(1) Tế bào B sinh sản & tạo kháng thể (độc lập với vật “lạ”)(2) Kháng nguyên chọn tế bào B(3) Tạo dòng tb B(4) Phân hóa thành tb huyết tương Sự chọn dòng tế bào TTế bào T tương tác với tế bào khác, trong khi tế bào B tiết kháng thể.Tế bào TC tấn công và giết tế bào bất thường (lão hóa / bị nhiễm / bướu)Tế bào TH hoạt hóa tế bào BHoạt động của tế bào TH(1) Đại thực bào (hay tế bào nhánh) nhận và cắt kháng nguyên và chuyển các đoạn ngắn ra bề mặt (2) Đại thực bào tương tác với TH(3) TH tạo cytokin để hoạt hóa tế bào B(4) Tế bào B sinh sản(5) Tế bào B thành tế bào huyết tươngSự chủng ngừa* Jenner (cuối thế kỷ 18) thấy những cô vắt sữa bò “miễn nhiễm” đậu mùa (vì đã nhiễm đậu bò)  truyền bệnh đậu bò cho bé trai 8 tuổi  6 tuần sau, chích mủ đậu mùa dưới da  đứa bé không bị đậu mùa * Vài năm sau, hàng ngàn người “miễn nhiễm” đậu mùa nhờ tự nhiễm đậu bò Vaccin (Latin “vacca”: bò cái)Các vaccin truyền thống* Chủng ngừa bệnh đậu mùa  kích thích tế bào T* Phần lớn vaccin hiện nay là vaccin tế bào BVaccin DNA [Genetics Engineering News, 23 (10), 2003]: (1) Tạo plasmid từ 1 trình tự DNA pathogen và chích vào người(2) Plasmid vào tế bào và tạo kháng nguyên dính vào tb nhánh(3) Tế bào nhánh + kháng nguyên vào hạch bạch huyết để hoạt hóa tế bào T; tế bào T hoạt hóa tế bào B tạo kháng thể (các tế bào này theo máu tới mô bị nhiễm)