Giới thiệu giáo trình ” Giáo Trình Công Nghệ Sinh Học “
2.2.2. Sự sinh trưởng của tế bào
Bất cứ ở tế bào động vật hay thực vật đều trải qua hai quá trình tăng lên vẻ số lượng và kích thước. Sự tăng lên về số lượng hay quá trình sinh sản của tế bào được đảm bảo qua hai quá trình phân bào nguyên nhiễm và phân bào giảm nhiễm.
Quá trình phân bào nguyên nhiễm thường xẩy ra ở các mô phân sinh và đỉnh sinh trưởng, đó là quá trình chia đôi từ một tế bào mẹ thành hai tế bào con có bộ nhiễm sắc thể giống hệt như bộ nhiễm sắc thể của tế bào mẹ. Quá trình phân bào nguyên nhiễm xẩy ra theo 4 kỳ: kỳ đầu (tiến kỳ) → kỳ giữa (trung kỳ) → kỳ sau (mạt kỳ) → kỳ cuối (hậu kỳ). Thời gian để hoàn thành một quá trình phân bào cũng rất khác nhau tuỳ thuộc từng loài, cơ quan và yếu tố bên ngoài.
Phân bào giảm nhiễm xẩy ra trong quá trình hình thành tế bào sinh dục liên quan đến quá trình thụ phấn, thụ tỉnh ở thực vật và động vật. Phân bào giảm nhiễm là sự phân chia từ một tế bào mẹ (2n) để trở thành 4 tế bào con có số nhiễm sắc thể bằng một nửa số nhiễm sắc thể của mẹ (n). Hiện tượng phân bào giảm nhiễm được ứng dụng rất nhiều trong chọn tạo giống cây trồng.
Quá trình phân bào giảm nhiễm trải qua hai giai đoạn: giai đoạn 1 là quá trình phân bào giảm nhiễm, từ 1 tế bào mẹ tạo ra 2 tế bào con có số lượng nhiễm sắc thể bằng một nửa số lượng nhiễm sắc thể của mẹ, giai đoạn 2 là quá trình phân bào nguyên nhiễm. Mỗi lần phân bào đều gồm 4 kỳ: kỳ đầu – kỳ giữa – kỳ sau – kỳ cuối. Như vậy sau một lần phân bào giảm nhiễm, từ một tế bào mẹ sẽ cho ra 4 tế bào con có số lượng nhiễm sắc thể bằng một nửa của mẹ.
Sự sinh trưởng của tế bào: Sau khi phân chia, tế bào có những biến đổi cơ bản, tế bào tiếp tục hình thành các cơ quan còn thiếu như không bào, các bào quan khác v.v… Dịch bào được tích tụ vào không bào nhiều hơn. Tế bào tăng nhanh về kích thước, trong đó có sự tăng về thể tích nguyên sinh chất, sự tăng lên về thể tích của không bào, sự dày lên và cứng của polysom màng tế bào. Tế bào trưởng thành có kích thước lớn hơn rất nhiều so với lúc mới phân chia xong.
Tuỳ từng loài, từng cơ quan nhưng thông thường kích thước của tế bào trưởng thành ở thực vật có thể tăng hơn tế bào lúc mới phân chia từ 10 – 100 lần (tế bào rễ tăng trưởng thể tích 10 – 30 lần, tế bào thân từ 10 – 100 lần, tế bào lá từ 10 – 20 lần). Đồng thời với sự tăng trưởng về lượng, những biến đổi về chất cũng khá quan trọng. Hàm lượng các phân tử sinh học quyết định sự sống và di truyền như protein, ADN, ARN tổng số cũng tăng lên trong quá trình sinh trưởng của tế bào.
2.2.3. Hệ gen (genome) trong tế bào sinh vật
Trong cơ thể sinh vật, ADN là vật chất di truyển, toàn bộ hệ thống gen nằm trong phân tử ADN, bởi vậy ADN nằm ở vị trí nào của tế bào thì ở đó tổn tại hệ gen di truyền của cơ thể. Trong tế bào, ngoài nhân chiếm phần lớn lượng ADN, còn có ty thể, lục lạp (ở tế bào thực vật) có chứa lượng ADN nhất định tuỳ từng loài. Di truyền tế bào chất là các yếu tố di truyền nằm ở ngoài nhân, di truyền ở lục lạp, ty thể thuộc di truyền tế bào chất. Ngoài ra, di truyền tế bào chất còn bị ảnh hưởng của các nhân tố ngoại lai như sự xâm nhiễm của các ADN lạ mà chủ yếu nằm trong virus và trong một số vật chất khác.
– Hệ gen nhân (genome nhân)
Hệ genome ở nhân lớn nhất trong tế bào xét về khối lượng cũng như số lượng gen mã hoá. ADN nhân được sắp xếp gọn trong nhiễm sắc thể trong sự liên kết với protein chứa histon hoặc không. Quá trình phát triển của cơ thể sinh vật là sự nhân đôi vật liệu di truyền qua sự phân bào rồi phân phối các vật liệu di truyển đều nhau cho tế bào con. Hàm lượng ADN trong nhân của các loài thực vật bậc cao thay đổi từ 0,5- 200 picrogram (1 picrogram = 10-12 g = 0,965 x 10 bp hoặc 6,4 x 10″ daltons) (bảng 2.1).
Đậu trắng (pea) chứa ADN cao hơn 1000 lần so với vi khuẩn E.coli, bình thường E.coli có thể chứa khoảng 4000 gen. Tỷ lệ ADN của thực vật bậc cao xuất hiện trong một số bản sao (có tên gọi là: “Single-copy DNA”) thay đổi từ 20 – 80%. Xu hướng chung ở thực vật là genome càng lớn, ADN tái bản càng cao. Thực vật có ADN nhỏ tái bản thấp, sẽ có chu trình gián phân ngắn và thời gian của một thế hệ cũng ngắn. Thực vật bậc cao có khoảng 100.000-120.000 gen. Động vật bậc cao thấp hơn một chút hoặc tương tự. Người có khoảng 60.000 gen, theo tính toán của Watson – Crick một gen ít nhất có 1200 cặp base.
– Hệ gen lục lạp (genome lục lạp – chỉ có ở thực vật)
Bộ genome lục lạp được ký hiệu là cpADN (choloroplast ADN). Bộ genome này thường chứa ADN dạng vòng tròn hoặc thẳng, dài hơn ADN của tỷ thể (mtADN) 8-9 lần. Cho đến nay, nhiều kết quả nghiên cứu kết luận về bộ gen mã hoá cho sinh tổng hợp protein và các thành phần lục lạp là ADN nằm trong lục lạp. Người ta đã tách chiết được ADN lục lạp của một số sinh vật, chúng có dạng vòng, thường tỷ trọng của ADN lục lạp khác so với tỷ trọng của ADN trong nhân nên có thể dễ dàng phân biệt bằng phương pháp ly tâm. Lượng ADN trong lục lạp tương đối lớn trong tổng lượng AND của cơ thể sinh vật.
