Chu kỳ tế bào thực vật

CHU TRÌNH SỐNG
CỦA TẾ BÀO TRONG PHÁT TRIỂN THỰC VẬT
Hà Nội, tháng 4/ 2009
KHÁI NIỆM CHUNG
Chu trình sống của tế bào (ontogenesis) là thời gian tồn tại của tế bào từ thời điểm nó được sinh ra do sự phân chia của tế bào mẹ đến lần phân chia của bản thân nó (tế bào mô phân sinh) hoặc đến khi chết (các tế bào đã phân hoá trong các mô).
Cơ thể thực vật lớn lên
Phân bào
Sinh trưởng kéo dài
Phân hoá
Mô phân sinh
Thực vật bậc cao
Tế bào đầu dòng
Nhóm tế bào khác
tồn tại suốt cả chu kì sinh dưỡng của cây, trạng thái trẻ lâu và luôn phân chia
Phân chia -> sinh trưởng kéo dài -> phân hoá
CHU TRÌNH TẾ BÀO THỰC VẬT
1. Khái niệm về chu trình tế bào thực vật
Trong chu trình tế bào: tổng hợp nhiều cấu trúc
ADN  mARN  polypeptit  Protein  tính trạng
Chu trình tế bào
Chu trình nhân (chu trình NST)
Chu trình tế bào chất (chu trình phân chia tế bào chất)
CHU TRÌNH TẾ BÀO THỰC VẬT
2. Đặc trưng điều tiết chu trình tế bào ở vi khuẩn và cơ thể có nhân
Hình thức trực phân (binary fission)
Sinh vật nhân thực
Sinh vật nhân sơ (vi khuẩn)
Chu trình tế bào: Pha G1, S, G2 + Phân bào nguyên phân (mitosis)
CHU TRÌNH TẾ BÀO THỰC VẬT
CHU TRÌNH TẾ BÀO THỰC VẬT
(Click chuột vào đây để xem plash)
Sự điều tiết chu chu trình tế bào
thông tin bên ngoài
thông tin nội tại
Chu trình tế bào là kết quả của lưới thông tin phức tạp được sự phối hợp các tín hiệu dương và âm đièu tiết.
Sự chuyển tiếp chu trình tế bào bao gồm các vòng phản hồi dương  tăng đột ngột hoạt tính kinaza  chuyển vào trạng thái photphorin hoá một loạt các protein tác động
Các nút kiểm tra chu trình tế bào là các hệ thống điều hoà vốn ức chế những kinaza ấy nếu như môi trường bên trong và bên ngoài không phù hợp.
Biến đổi sự tái bản ADN và nguyên nhiễm được sự phản hồi âm điều tiết - phân bào nguyên nhiễm bị ức chế bởi sự tái bản ADN chưa kết thúc và sự tái bản ADN bị ngăn chặn trong thời gian nguyên nhiễm bởi quá trình photphorin hoá và làm mất hoạt tính của protein cần cho sự tái bản
CHU TRÌNH TẾ BÀO THỰC VẬT
II. CHU TRÌNH TẾ BÀO THỰC VẬT
1. Chu trình tế bào mô phân sinh
Click chuột vào hình trên để xem flash
Chu trình tế bào thực vật: 2 thời kỳ:
- Gian kỳ
+ Pha G1
+ Pha S
+ Pha G2
Kỳ phân bào (Mitosis) (M): 5 kỳ
+ Kỳ trước
+ Kỳ giữa
+ Kỳ sau
+ Kỳ cuối
+ Phân chia tế bào chất
CHU TRÌNH TẾ BÀO THỰC VẬT
Lưu ý: TB thực vật có thành xenllulo bao ngoài  phân chia tế bào chất bằng cách:
Kết quả là hai tế bào con xuất hiện, mỗi tế bào con có màng sinh chất và vách tế bào riêng biệt của mình. Vách tế bào riêng biệt đó là vách sơ cấp.
CHU TRÌNH TẾ BÀO THỰC VẬT
Hình ảnh phân chia tế bào chất
2. Vách sơ cấp
Thành phần của vách sơ cấp:
+ Xenlulozơ (20 - 30%)
+ Hemixenlulozơ, pectin
+ Protein extensine: 86kDa, 35%aa (giàu hidroprolin (từ 33 - 44% của tổng các axit amin)), 65%gluxit
+ cơ chất glicoprotein (do extensine tạo ra)
Các phân tử xenlulozơ phân bố giữa cơ chất glicoprotein
Thành phần cấu thành vách sơ cấp khác nhau ở thực vật một lá mầm và hai lá mầm.
Hình ảnh vách sơ cấp
CHU TRÌNH TẾ BÀO THỰC VẬT
CHU TRÌNH TẾ BÀO THỰC VẬT
Vách sơ cấp
2. Vách sơ cấp
Thành phần vách sơ cấp (% chất khô của vách kể cả bản giữa - bản tế bào)
(theo Fry, 1988)
Tế bào thực vật có kiểu sinh trưởng đặc trưng không có ở tế bào tiền nhân và tế bào động vật là sinh trưởng kéo dài (elongation).
a/ Ý nghĩa của kiểu sinh trưởng kéo dài
Đó là cơ chế quan trọng đảm bảo cho cơ thể thực vật tăng chiều dài của rễ, của hệ thống thân cành, tăng diện tích mặt lá, giúp tế bào ống phấn kéo dài ra theo vòi nhuỵ…
b/ Đặc trưng sinh lý của pha sinh trưởng kéo dài
Thể tích tế bào tăng lên từ 20 – 50 lần, chủ yếu tăng theo chiều dài. Sự gia tăng không thuận nghịch thể tích của tế bào chủ yếu do tăng sự hút nước bởi tăng nhanh thể tích không bào kèm theo sự giãn vách sơ cấp vì các liên kết hidro tồn tại giữa các vi sợi xenlulozơ bị đứt dưới tác động của H+-ATPaza do auxin gây nên. Cố định thể tích đã tăng bằng con đường sinh trưởng vách thứ cấp của tế bào.
Hình ảnh sinh trưởng kéo dài ở tế bào thực vật
CHU TRÌNH TẾ BÀO THỰC VẬT
3- Pha sinh trưởng kéo dài
Vai trò của auxin:
Auxin  tổng hợp ARN, protein, tiết các polysaccarit, Pr cần cho sinh trưởng kéo dài
Mô biểu bì cành nhạy cảm với auxin hơn các mô nằm sâu bên trong
Theo giả thuyết về sự tăng trưởng axit, auxin có ảnh hưởng gián tiếp bằng cách acid hóa vách tế bào
Auxin điều tiết pH của vách tế bào bằng cảm ứng sự vận chuyển tích cực ion H+ từ tế bào chất vào vách tế bào. pH acid hoạt hóa enzim trong vách, bẻ gảy các liên kết chéo giữa các sợi celluloz. Các sợi lỏng lẻo làm tế bào trở nên đàn hồi hơn.
3- Pha sinh trưởng kéo dài
CHU TRÌNH TẾ BÀO THỰC VẬT
Vai trò của nước
Vai trò của auxin
Môi trường trong tế bào ưu trương hơn so với dịch lỏng bên ngoài tế bào  nước đi vào trong tế bào bởi sự thẩm thấu  một áp suất trương bên trong tế bào.
Khi vách trở nên đàn hồi hơn chúng dễ dàng được kéo căng ra. Nước tiếp tục đi vào tế bào bằng sự thẩm thấu, làm gia tăng thể tích tế bào, nhưng sự gia tăng kích thước này không có sự tổng hợp ra tế bào chất mới.
3- Pha sinh trưởng kéo dài
CHU TRÌNH TẾ BÀO THỰC VẬT
4. Vách thứ cấp
Cố định thể tích đã tăng bằng con đường sinh trưởng vách thứ cấp của tế bào.
Nhìn từ phía ngoài của tế bào, vách thứ cấp của tế bào có cấu trúc giống vách sơ cấp nhưng nhìn từ phía trong.
Không có sự cài xen những thành phần mới nhưng lắng cặn các lớp kế tiếp chồng lên các lớp cũ. Không còn lắng kết các thành phần pectin nữa, những sợi xenlulozơ được gắn kết lại, sinh trưởng của vách được thực hiện theo cách gọi là kiểu sinh trưởng áp vào.
Sự sinh trưởng của tế bào chỉ có thể diễn ra trong pha căng ra. Ngay từ khi bắt đầu áp vào, kích thước của tế bào đã được xác định.
Vách thứ cấp có thể chịu những biến đổi khác liên quan với sự phân hoá tế bào: lắng kết lớp suberin (lie), lắng đọng lignin (tế bào mạch dẫn), sáp và cutin (biểu bì), silic (lá cây họ Lúa, tảo silic)…
CHU TRÌNH TẾ BÀO THỰC VẬT
Vách thứ cấp
CHU TRÌNH TẾ BÀO THỰC VẬT
a/ Đặc trưng của sự phân hoá tế bào
- Vách thứ cấp có thể chịu những biến đổi liên kết với sự phân hoá: độ dày của vách tế bào tăng lên rõ rệt.
- Hình dạng của vách tế bào biến đổi nhiều phụ thuộc vào chức năng của chúng trong các mô khác nhau.
Hình ảnh về sự biến đổi đa dạng của vách tế bào sau khi kết thúc pha phân hoá
CHU TRÌNH TẾ BÀO THỰC VẬT
5. Pha phân hoá tế bào thực vật
Cơ sở của sự phân hoá tế bào. Đó là tính đa hình của các protein và enzim trong các cơ quan khác nhau của cơ thể thực vật. Điều đó là do sự biểu hiện gen đặc hiệu.
Sự phân bào ảnh hưởng đến quá trình phân hoá ở một số kiểu tế bào. Có rất nhiều ví dụ trong sự phát triển thực vật mà trong đó, sự phân bào không đối xứng gây ra sự biến đổi qui định hướng phân hoá tế bào.
Sự phát triển của hạt phấn, lần nguyên phân thứ nhất của tiểu bào tử (bào tử đực) đơn bội là không đối xứng  hai tế bào con kích thước không bằng nhau: Tế bào con (tế bào sinh sản) + tế bào lớn (tế bào sinh dưỡng) (nảy mầm để tạo nên ống phấn mang các tế bào tinh dịch đến túi phôi).
Sự biểu hiện gen để tạo nên các kiểu tế bào ấy đã được nghiên cứu. Gen đó là LAT52, sự phiên mã của các gen đặc hiệu mã hoá các tế bào sinh dưỡng ấy, kể cả LAT52 chỉ có thể theo dõi được sau lần nguyên phân không cân đối và chỉ trong tế bào sinh dưỡng,
Thực nghiệm đã chứng minh sự phân bào không cân đối cần cho sự phân hoá tế bào sinh sản trong sự phát triển của hạt phấn
CHU TRÌNH TẾ BÀO THỰC VẬT
5. Pha phân hoá tế bào thực vật
Cơ sở của sự phân hoá tế bào
5. Pha phân hoá tế bào thực vật
CHU TRÌNH TẾ BÀO THỰC VẬT
5. Pha phân hoá tế bào thực vật
Cơ sở của sự phân hoá tế bào
Vai trò quan trọng của sự phân bào ảnh hưởng đến sự phát triển của hình mẫu biểu hiện gen của các mô tạo tia trong rễ cây cũng được nghiên cứu khẳng định.
Ben Scheres và CS. ở Hà Lan phối hợp với Phillip Benfey ở New York đã nghiên cứu sự khuyết tật đặc hiệu trên một số thể đột biến và thể hoang dại của cây Arabidopsis (Scheres và Cs., 1995). Sự phân hoá của nội bì rễ đòi hỏi phải có sự biểu hiện gen đặc hiệu.
 Kết luận rằng, sự phân bào không đối xứng của lần khởi đầu mô vỏ là chủ yếu đối với sự phân hoá các lớp tế bào nội bì và tế bào vỏ rễ (Di Laurenzio và CS., 1996).
CHU TRÌNH TẾ BÀO THỰC VẬT
5. Pha phân hoá tế bào thực vật
5. Pha phân hoá tế bào thực vật
Vai trò của auxin trong quá trình phân hoá
- Phát sinh mô
Auxin khi kích thích sự tăng sinh của các tầng phát sinh (mô tầng phát sinh) tạo thuận lợi gián tiếp cho sự phát triển các lớp libe (phloem) và mạch gỗ (xylem), làm cho các lớp tế bào đó phân hoá.
Mặt khác, auxin cảm ứng trực tiếp sự phân hoá của các nhu mô (parenchyme) bằng cách hình thành nên các mạch dẫn hình rây.
Auxin ở nồng độ thấp (trong khoảng từ 0,05M, 10-8g/ml) hình như là cần cho sự khởi sinh  auxin kích thích sự sinh trưởng của các chồi non mới nhú .
Auxin không tác động riêng lẻ mà phối hợp với những chất khác như xitokinin.
Nồng độ auxin > 5M, 10-6g/ml  ức chế sự phát triển của các chồi dù đó là chồi mới được phát sinh hay do một mô phân sinh đỉnh (mô phân sinh nách).
- Phát triển chồi
CHU TRÌNH TẾ BÀO THỰC VẬT
- Phát sinh rễ
Auxin với nồng độ đủ cao từ 0,5 đến 50 M (10-7 đến 10-5g/ml) làm xuất hiện rễ.
 cơ sở của tất cả các sản phẩm thương mại (bột nhão hay dung dịch) nhằm xúc tiến sự giâm cành.
Vai trò của auxin trong quá trình phân hoá
5. Pha phân hoá tế bào thực vật
CHU TRÌNH TẾ BÀO THỰC VẬT
- Phát sinh mô
- Phát triển chồi
Chu trình sống của tế bào trong phát triển thực vật
Phân bào  tăng số lượng tế bào
Sinh trưởng kéo dài  tăng kích thước tế bào
Phân hoá  Biến đổi cấu trúc và chức năng tế bào
Vách sơ cấp
Vách thứ cấp
KẾT LUẬN
xin chân thành cảm ơn!