Đang tải... (xem toàn văn)
Như đã biết, phôi là một tế bào, nó có một khả năng là phát triển thành phôi nguyên vẹn. Trong phân cắt nó trở thành đa bào và trong phôi bắt đầu có sự phân hóa, các tế bào thuộc các khu vực khác nhau sẽ trở nên khác nhau, mỗi khu vực sẽ phát triển theo một hướng nhất định. => Sự biến đổi của một mầm hoặc một tế bào để cho nó trở nên khác với mầm khác hoặc tế bào khác gọi là sự biệt hóa (differentiation). Các khu vực luôn luôn phải trải qua một giai đoạn mà số phận của chúng có thể bị thay đổi để phát triển theo hướng khác, như vậy một mầm có thể phát triển theo một số hướng hay nói một cách khác là chúng đa tiềm năng. Do có giai đoạn này mà có sự điều chỉnh phôi, có nghĩa là sự khôi phục tiến trình phát triển bình thường khi bị làm sai lệch. Sự khôi phục này có được là do có sự thay đổi hướng phát triển bình thường khi bị làm sai lệch. Tuy nhiên theo tiến trình phát triển, một lúc nào đó sẽ xảy ra sự kiện là các mầm thu hẹp tiềm năng lại và chỉ phát triển theo một hướng xác định. Sự kiên đó gọi là sự quyết định (determination). Như vậy quyết định là sự xác định hướng phát triển của một khu vực nào đó của phôi.
1 Quyết định biệt hóa 1.1 Các khái niệm Như biết, phôi tế bào, có khả phát triển thành phôi nguyên vẹn Trong phân cắt trở thành đa bào phôi bắt đầu có phân hóa, tế bào thuộc khu vực khác trở nên khác nhau, khu vực phát triển theo hướng định => Sự biến đổi mầm tế bào trở nên khác với mầm khác tế bào khác gọi biệt hóa (differentiation) Các khu vực luôn phải trải qua giai đoạn mà số phận chúng bị thay đổi để phát triển theo hướng khác, mầm phát triển theo số hướng hay nói cách khác chúng đa tiềm Do có giai đoạn mà có điều chỉnh phôi, có nghĩa khôi phục tiến trình phát triển bình thường bị làm sai lệch Sự khôi phục có có thay đổi hướng phát triển bình thường bị làm sai lệch Tuy nhiên theo tiến trình phát triển, lúc xảy kiện mầm thu hẹp tiềm lại phát triển theo hướng xác định Sự kiên gọi định (determination) Như định xác định hướng phát triển khu vực phôi 1.2 Quyết định, biệt hóa điều chỉnh giai đoạn sớm Người ta tiến hành thí nghiệm làm sai lệch trình phát triển để xem khả điều chỉnh phôi, tức để tìm hiểu thời điểm xảy định Ở giai đoạn chưa phân cắt, người ta hút bớt cắt bớt phần tế bào chất Ở gia đoạn phân cắt người ta tách riêng phôi bào, phối hợp phôi bào từ vị trí khác Tùy khả điểu chỉnh sau thí nghiệm vậy, W.Roux phân biệt hai loại trứng: trứng điều hòa trứng khảm Trứng điều hòa trứng có khả điều chỉnh cao, trứng khảm gồm khu vực tế bào chất có số phận chắn, không thay đổi hướng phát triển, khả điều chỉnh Trứng có khả điều chỉnh cáo trứng sứa – thủy tức, thí dụ Aegineta Mỗi số 32 phôi bào tách riêng phát triển thành thể bình thường Với trứng cầu gai phân cắt, tách riêng theo múi kinh tuyến 1/8 phôi cho cá thể bình thường Nếu tách riêng theo vĩ độ phôi bào cực động vật cho nhiều cấu trúc ngoại bì hơn, phôi bào từ cực thực vật cho phôi có nội bì lớn Điều nói lên có khác biệt tiềm phần động vật phần thực vật Sự khác biệt có từ chưa phân cắt, tượng gọi phân vùng noãn bào chất trứng Trứng lưỡng loại trứng có khả điều chỉnh, tức thuộc trứng điều hòa Ở giai đoạn hai phôi bào, phôi bào tách riêng cho thể bình thường Tuy nhiên quan sát cho biết trường hợp xảy rãnh phân cắt qua liềm xám Như vậy, có vai trò quan trọng việc điều chỉnh loại nguyên liệu định khu vùng liềm xám, nguyên liệu dây sống trung bì Cần phải nói thêm trước thụ tinh trứng ếch phân biệt hai khu vực vùng động vật vùng thực vật Sau thụ tinh xuất vùng liềm xám Đối với động vật có vú, thí nghiệm tách 2, phôi bào cho thấy khả điều chỉnh hoàn toàn giai đoạn Thậm chí ghép 2, 3, phôi làm phôi hỗn hợp cho cá thể bình thường Thuộc loại khảm trứng hải tiêu, sứa lược, giun tròn dạng phân cắt xoắn Ở loài nói trên, phôi bào tách riêng cho cấu trúc mà phôi bình thường cho Thí dụ hải tiêu, sau thụ tinh phân biệt trục đầu-đuôi phải-trái Một phôi bào tách riêng cho ¼ thế, nửa đầu phải, nửa đầu trái, nửa đuôi phải nửa đuôi trái Ở sứa lược có lược chạy dọc theo kinh tuyến Một hai phôi bào tách riêng cho sứa có lược, lược phôi bào cho sứa hai lược Ở phân vùng noãn bào chất xác định, dù có can thiệp thực nghiệm, số phận vùng lược không đảo ngược Phôi thể khảm khu vực xác định Qua phần thụ tinh phân cắt ta biết trứng có loạt hạt đặc biệt, có màu sắc hình thái khác mà người ta theo dõi Sự di chuyển định khu hạt thị cho phân vùng noãn bào chất Các thí dụ trình bày cho ta thấy phân biệt hai loại trứng điều hòa khảm tương đối, tùy thuộc vào thời điểm bắt đầu định Sự định sớm theo hai hướng: động vật có ngoại bì thực vật có nội bì, hướng thứ ba trung bì xuất muộn chút Sự định trứng khảm lại diễn sớm Về chế đưa tới phân hai vùng động vật thực vật có giả thuyết Tshailđ (Child C.M.,1936) Ông cho xác định hai cực động vật thực vật đặc tính phân bố mạnh máu xung quanh nang trứng gây nên Phần máu gần gốc mạch nhiều ỗi Trên thực tế vấn đề có lẽ phức tạp Với lưỡng thể, nhờ có phương pháp đánh dấu thuốc nhuộm sống, vô hại mà người ta theo dõi số phận khu vực khác trứng thụ tinh phôi nang Bản đồ khu vực bề mặt phôi nang gọi đồ số phận khu vực đoán trước Bằng phương pháp cắt riêng khu vực, đem nuôi cấy riêng rẽ cấy vào khu vực khác J.Holfreter cho biết giai đoạn phôi nang muộn, khu vực thay đổi hướng phát triển Thí dụ miếng ngoại bì đem cấy vào vùng trung bì phát triển phù hợp với vị trí để tạo trung bì Tuy nhiên tới gian đoạn phôi vị muộn, hướng phát triển mầm xác định Phôi lúc thể khảm khu vực có số phận xác định Lúc phôi bị mầm thể phát triển nên thiếu phần Không khả điều chỉnh có giai đoạn Đặc biệt chưa có sai khác đáng kể hình thái mầm người ta cho giai đoạn xảy biệt hóa hóa học 1.3 Vai trò vị trí phôi bào động vật có vú Như ta thấy, bọn không ối, xác định hai hướng lớn sơ khởi (nội bì ngoại bì) sai khác noãn bào chất Ở động vật có vú, sau phân cắt, tế bào biệt hóa trước tiên theo hai hướng: nút phôi lớp dưỡng bào Nhiều thí nghiệm cho thấy vị trí phôi bào (trong quan hệ với tế bào xung quanh) định hai hướng Ở giai đoạn phôi bào, phôi bào tách riêng cho phôi toàn vẹn Do phân cắt không đồng thời nên có giai đoạn 5-7 phôi bào Ở giai đoạn có tế bào bao bọc toàn tế bào khác Một thời gian ngắn sau vị trí này, tế bào trở nên thiên khả phát triển thành nút phôi, đồng thời tế bào có mặt tiếp xúc với bên định để phát triển thành dưỡng bào (lá nuôi) Nếu giai đoạn phôi bào người ta tách riêng phôi bào phôi bào không cho phôi nguyên vẹn đa số cho túi phôi nút phôi Thí nghiệm ghép phôi thuộc dòng chuột khác cho kết tương tự Ở giai đoạn phôi bào bao quanh phôi dòng chuột đen 14 phôi thuộc dòng chuột trắng Hỗn hợp 15 phôi phát triển phôi Do thân phôi phát triển từ nút phôi nên chuột sinh luôn đen mà chuột trắng Ngược lại vậy, đem 14 phôi dòng đen bao quanh phôi dòng trắng kết cho chuột trắng tế bào bao quanh phát triển thành dưỡng bào mà không cho thân phôi Tóm lại vị trí phôi nguyên nhân xác định hướng phát triển mầm phôi 1.4 Sự cảm ứng phôi Trên thí nghiệm tách phôi bào giai đoạn phân cắt cho biết nửa phôi có chứa nguyên liệu liềm xám phát triển thành phôi bình thường, nửa không chứa liềm xám phát triển thành đống lộn xộn tế bào nội ngoại bì Bằng phương pháp đánh dấu theo dõi người ta biết liềm xám nguyên liệu môi lưng phôi vị Đó khu vực hoạt tính cao, vào phôi với tốc độ nhanh nhất, tạo ruột nguyên thủy sau cho nguyên liệu trước dây sống phần trung bì trục Để xác minh vai trò liềm xám, hay môi lưng phôi vị Spemann cắt miếng môi lưng cấy vào phía bụng phôi khác Để theo dõi số phận mầm cấy, ông dùng miếng môi lưng phôi cá cóc mào (Triturus cristatus) hoàn toàn không sắc tố, cấy vào phôi cá cóc thường (Triturus taeniatus) với tế bào đầy sắc tố đen Kết miếng nguyên liệu liềm xám có hành vi phát triển bình thường, có nghĩa lộn vào trong, tạo trước dây sống, dây sống phần thể tiết, kết hình thành nên phôi nguyên vẹn dính với chủ phôi, giống trường hợp đôi sinh đôi Xiêm người Phôi phụ có đủ quan, nhiên hệ thần kinh, ruột nhiều phận khác hình thành nên từ mô chủ Như môi lưng gây nên chuyển động tạo phôi vị, yếu tố tổ chức nên toàn phôi, Spemann gọi môi lưng, nguyên liệu trung bì-dây sống tổ chức tố (organizer) Tác động lớn tổ chức tố gây ảnh hưởng lên ngoại bì nằm sát bên nó, làm cho phần ngoại bì phát triển thành hệ thần kinh từ mà hình thành nên sơ đồ cấu trúc trục phôi Ảnh hưởng gọi cảm ứng phôi Ảnh hưởng gây tạo thần kinh cảm ứng phôi sơ cấp ảnh hưởng phôi Ở giai đoạn muộn ta thấy có ảnh hưởng cảm ứng phát triển quan khác Đây cảm ứng thứ cấp Sau kho Spemann phát minh cảm ứng phôi, nhà nghiên cứu bắt đầu tìm chế tường Đầu tiên người ta nghĩ gây cảm ứng chi đặc tính đơn tổ chức tố cấu khác khó mà có tính chất Tuy nhiên, vài năm sau người ta phát tổ chức tố bị giết chết (luộc chín ngâm rượu) gây tạo cấu trúc thần kinh Như tính chất tổ chức tố có lẽ chất hóa học chứa định Phát lại kích thích hàng loạt nghiên cứu chất hóa học gây cảm ứng Việc phát hàng loạt mô, hàng loạt chất hóa học gây cảm ứng đưa tới ý nghĩ tính đặc hiệu tương đối chất cảm ứng Tính đặc hiệu có lẽ cần phải tìm khả tiếp nhận cảm ứng ngoại bì Nghiên cứu khả gây cảm ứng miếng môi lưng cấy vào dạng ngoại bì phôi thuộc giai đoạn khác cho kết bất ngờ Tỷ lệ gây cảm ứng để tạo phôi phụ lớn giai đoạn phôi vị sớm, mức độ cảm ứng, hoàn thiện phôi phụ cao Tuy nhiên giai đoạn phôi vị giữa, tỷ lệ gây cảm ứng bắt đầu giảm, bắt đầu tạo phôi thần kinh khả tiếp nhận tác động cảm ứng bị nhanh chóng tiêu biến Như mô chịu cảm ứng phải trạng thái sẵn sàng để ảnh hưởng tổ chức có hiệu lực Trạng thái gọi (competency) mô Ở giai đoạn sớm mô đa tiềm (polypotent), có vài tiềm Thí dụ ngoại bì phôi vị sớm chịu ảnh hưởng cảm ứng để biến thành mô thần kinh, không bị ảnh hưởng tổ chức tố biến thành biểu bì Trong phát triển xảy hạn chế không gian thời gian Thí dụ, tạo thần kinh giai đoạn sớm có toàn ngoại bì Thế khu trú phía lưng phôi biến kết thúc tạo phôi vị Ở giai đoạn sớm, dùng tổ chức tố để xác định đó, dùng tổ chức tố để thay đổi hướng định, giai đoạn đầu định lỏng lẻo Càng giai đoạn muộn hướng định xác định chắn không đảo ngược Như nói, phôi lưỡng thê, từ giai đoạn phôi thần kinh, mầm định chắn, lúc mầm phôi khả tái sinh, mầm khác điều chỉnh, đổi hướng để thay cho mầm 1.5 Những thí nghiệm phát triển chi Các đôi chi động vật có xương sống phát triển từ tế bào trung mô, di cư từ thành trung bì, mối liên hệ chặt chẽ với ngoại bì Ở lưỡng thê, đặt mầm, chi có dạng mấu lồi nhỏ - chồi chi Ở chim chi đặt mầm hai gờ học hai bên sườn phôi Phần thân gờ thoái hóa để lại chồi chi trước phần đầu chi sau phần sau gờ Mầm chi định đại thể sớm từ chưa thấy mấu lồi tồn vùng chi (trường phôi chi) Ở giai đoạn cắt vùng chi cấy vào bên phôi Mầm chi tự biệt hóa thành chi nguyên vẹn, lôi kéo dây thần kinh tới hoạt động bình thường Ở giai đoạn sớm, vùng chi rộng, cắt vùng chi theo hình tròn đường kính choán tới thể tiết, viết cắt liền lại từ mọc chi nguyên vẹn Đồng thời miếng cắt tròn chia làm cấy vào chỗ khác bên sườn phôi ta có chi riêng rẽ Ở động vật có xương sống, chi có cấu trúc không gian xác định Ở lưỡng thế, trục trước – sau trùng với trục đầu – cuối Chi trước mọc theo hướng trước – sau, trúc lưng – bụng xét theo vị trí ngón phía bụng Trong trình phát triển trục trước – sau định trước, trục lưng – bụng định muộn Ở giai đoạn sớm, ta quay mầm chi góc 180º, chi mọc phía trước theo hướng xác định mầm, nhiên ngón phía bụng Nếu thí nghiệm giai đoạn muộn toàn chi bị quay góc 180º với trục trước – sau lưng – bụng bị lộn ngược, tức chi hướng phía trước với ngón quay phía lưng Ở chim, mầm chi người ta phát khu vực gọi vùng phân cực, từ tiết chất sinh hình (morphongen) tế bào mầm thông báo vị trí chúng để hình thành nên cấu đặc trưng Thông tin vị trí tồn dạng nồng độ chất, theo khuynh độ giảm dần từ vùng phân cực Một điều lí thú nồng độ morphogen lớn khả tạo ngón gần nhiều hơn, ngược lại, nồng độ nhỏ khả thiên tạo ngón xa Nồng độ morphogen phục thuộc vào khối lượng mô ghép, khối lượng nhỏ hàm lượng chất nhỏ Nếu lấy từ điểm phân cực để ghép 30 tế bào có hai ngón xác định, 80 tế bào có hai ngón, 100 tế bào tạo ba ngón 1.6 Lý thuyết tế bào gốc phát triển Trong thể vật trưởng thành, có số loại tế bào hoàn toàn không phân chia, thí dụ tế bào thần kinh Một số khác lại luôn phải tạo để bù cho số tế bào chết trình hoạt động, thí dụ tế bào biểu mô bì biểu mô ruột, tế bào máu, … Sự trì ổn định số lượng tế bào phân chia tế bào biệt hóa có mô Nếu biểu diễn trình phân hóa tế bào dạng tế bào biệt hóa phần gốc Thí dụ biểu bì, tế bào gốc nằm lớp đáy, sát với màng đáy Một tế bào gốc phân chia vài lần tạo nhóm – 10 tế bào Một số tế bào lại lớp đáy tế bào gốc, tế bào khác chuyển dần lên phía trên, tích lũy keratin hóa sừng Biểu mô ruột đổi mới, tế bào thay phân chia tế bào gốc đáy tuyến Libercune (Lieberkuhn) Trong tủy xương có tế bào gốc thành phần hữu hình máu Rất khó phân biệt tế bào gốc với giai đoạn trung gian trình biệt hóa tế bào máu Nhờ có phương pháp gây sai lệch nhiễm sắc thể tia rơn-ghen người ta đánh dấu tế bào Các sai lệch nhiều không ảnh hưởng tới biết hóa tế bào máu Nếu tế bào có dấu tế bào gốc tất cháu chúng mang dấu Nhờ dấu người ta phát tế bào gốc chung cho tất tế bào máu, loại hồng cầu bạch cầu; tế bào nửa gốc – thủy tổ bạch cầu hạt, bạch cầu limphoo hồng cầu Nếu chiếu xạ toàn thân cho chuột với liều 1000 rơnghen tất tế bào máu chết hết Có thể cứu sống chuột đưa vào tế bào tủy xương lấy từ chuột bình thường (và có dấu di truyền để tiện theo dõi) Các tế bào tạo tập đoàn tế bào tạo máu lách Một tập đoàn cháu tế bào gốc Một số tập đoàn biệt hóa theo dòng hồng cầu, số theo dòng bạch cầu, số cho dòng Khá lí thú lấy tế bào dòng hồng cầu đem đưa vào chuột chiếu xạ, lách xuất tập đoàn hồng cầu tập đoàn bạch cầu Người ta tính tế bào nửa gốc qua khoảng 15 lần phân chia để tạo hồng cầu Như vậy, tế bào gốc hồng cầu cho khoảng 30.000 hồng cầu Tuy nhiên, khó mà phán đoán có tế bào gốc chung cho tất thành phần hữu hình máu Ngày nay, người ta tìm số phương pháp để dự đoán xác số tế bào gốc đầu tiên, mà chúng định theo hướng xác định, thí dụ để hình thành tế bào máu Xác định số tế bào gốc hồng cầu nhờ nhiễm sắc thể X Ta biết thể phụ nữ có nhiễm sắc thể X hoạt động, hoạt tính từ giai đoạn sớm Trong hai nhiễm sắc thể, hoạt động, vấn đề ngẫu nhiên Ở vùng Địa Trung Hải có bệnh di truyền, bệnh dị ứng với đậu ngựa, có liên quan tới đột biến gen nằm nhiễm sắc thể X, gen glucoza-6-phốtphát ddeehidrogenaza (G-6-PDH) Cơ thể mang gen đột biến G- cho toàn hồng cầu với enzim dị thường Đàn bà G+/G- có hồng cầu chứa enzim bình thường hồng cầu chứa enzim dị thường Theo kiểu gen bố người ta chọn 950 phụ nữ chắn có kiểu gen G+/G- Tuy nhiên, số có phụ nữ mà hồng cầu chứa enzim dị thường Trường hợp người ta lí luận sau: Nếu giải tế bào hồng cầu tế bào, xác suất thể có hồng cầu bình thường (G+) dị thường (G-) ½, trường hợp có khoảng 500 phụ nữ có hồng cầu mang enzym bình thường 500-dị thường Nếu tiếp tục suy luận theo cách ta giả định định tế bào gốc hồng cầu tổng số có tế bào gốc thủy tổ hàng tỷ tế bào hồng cầu cở thể Suy luận số lượng tế bào gốc hồng cầu Số tế bào gốc giả Xác suất Số đàn bà dị hợp định NST – X có hoạt có enzym dị thường tính mang gen đột (trong 1000 trường biến hợp) 500 (1/2)² = ¼ 250 (1/2)³ = 1/8 125 … … … (1/2)7 = 1/128 8 (1/2)8 = 1/256 Xác định số lượng tế bào gốc thí nghiệm ghép đôi Có thể nuôi in vitro phôi động vật có vú giai đoạn phân cắt Cũng giai đoạn tiến hành nhiều thực nghiệm lý thú Đặc biệt sau tiêu hủy màng sáng bao quanh phôi hỗn hợp hai, ba phôi làm một, từ khối tế bào hỗn hợp phát triển thành phôi sau đưa vào tử cung phát triển thành chuột hỗn hợp Như vậy, chuột có bố, mẹ, bố, mẹ (và mẹ nuôi mang thai) Những thể gọi thể khảm hay shi-me (Chimera tên quái vật người đầu sư tử thần thoại Hy Lạp) Nếu hỗn hợp từ giai đoạn sớm, tế bào hỗn hợp với tham gia vào việc hình thành quan Có thể theo dõi tế bào nhờ dấu di truyền theo kiểu hình hai dòng khác Thí dụ ghép đôi dòng chuột trắng với phôi dòng chuột đen thu chuột vằn, có vạch đen trắng luân phiên từ đầu đuôi Tất có 17 vạch đen 17 vạch trắng Chỉ có đơn giải thích đúng, giai đoạn định phát triển theo hướng sắc bào, có 34 tế bào gốc phân bố cách dọc theo chiều dài Mỗi tế bào cho dòng sắc bào phát triển thành vạch đặc trưng cho chuột khảm Ở chuột có đột biến rd (retina degeneration), chuột mang gien rd/rd tới giai đoạn định toàn võng mạc bị thoái hóa hết Nếu ghép chuột rd/rd với chuột +/+ võng mạc thoái hóa theo hình cánh rõ rệt Như võng mạc tạo nên từ 10 tế bào gốc phân bố theo đường tròn Dùng dấu di truyền khác đưa đến nhiều phát lý thú Do phát triển, tế bào phôi khảm hỗn hợp nhau, nên xác xuất tế bào hai kiểu gien rơi vào mầm phụ thuộc vào số lượng tế bào gốc tạo nên mầm Trong trường hợp ghép hai phôi A B, mầm phát triển từ tế bào gốc quan phát triển từ mầm có xác suất 0,5 gồm loại tế bào A B Nếu mầm phát triển từ hai tế bào gốc xác suất để quan không khảm (AA BB) 0,25 Nếu mầm phát triển từ tế bào gốc có ½4 :: 1/16 số phôi khảm mà mầm quan không khảm Bằng cách vậy, người ta tìm thấy thể tiết phát triển từ hai dòng tế bào (2 tế bào gốc) Tham gia vào hình thành gan có 20 dòng tế bào, võng mạc 20 dòng, ống thận 4-5 dòng v.v… Nếu tổng hợp tất quan thể lại ta thấy dòng tế bào gốc định tổng số tế bào phôi lớn Sự bền vững trạng thái biệt hóa Di truyền siêu gen 2.1 Tính ổn định trạng thái biệt hóa Như ta biết, thể có hàng trăm loại tế bào khác Lẽ tất nhiên chúng phát triển từ tế bào hợp tử, qua trình phát triển phức tạp để biệt hóa nên tế bào So với đời, giai đoạn mà tế bào trở nên biệt hóa chiếm khoảng thời gian ngắn, biệt hóa trạng thái biệt hóa trì lâu nhiều Thí dụ mô thần kinh động vật có xương sống xuất giai đoạn phát triển phôi sớm tế bào thần kinh chuyên hóa giữ nguyên gần không đổi suốt đời Nhiều loại tế bào khác thể trưởng thành Gan biệt hóa quan từ giai đoạn sớm Cho tới giai đoạn trưởng thành gan tăng trưởng lên hàng nghìn lần Có nghĩa tế bào gan phải qua 10-15 lần phân chia mà luôn tế bào gan Ở thể trưởng thành, tế bào gan phân chia, nhiên cắt ½ 2/3 gan, hoạt tính phân chia tăng lên vài ngày gan lại đạt kích thước ban đầu Có thể tiến hành cắt vài lần sau lần, tế bào gan lại phân chia để bù cho phần khôi phục lại kích thước ban đầu Như vậy, dù qua nhiều lần phân chia, tế bào gan giữ nét đặc trưng cho tế bào gan, hình thái tế bào, hoạt tính enzym, tổng hợp protein huyết tương,…, nhờ nét đặc trưng làm cho khác với tế bào khác Khi so sánh tế bào biệt hóa khác thế, người ta thấy loại tế bào có sản phẩm protein đặc trưng Như tụy đặc trưng enzym proteaza, hồng cầu đặc trưng hemoglobin, sợi bào colagen,…, Rõ ràng tế bào gan có số gien hoạt động mà không hoạt động tụy thân Ngược lại, gien hoạt động tụy hồng cầu non không bắt đầu hoạt động gan Tóm lại, loại tế bào có trạng thái hoạt động gien đặc trưng, trạng thái hoạt động gien ổn định truyền từ hệ tế bào sang hệ tế bào khác Giữa tế bào gan tụy có lẽ khác thứ tự nucleotid ADN chúng, rõ ràng tồn dạng di truyền khác – di truyền siêu gien Đó truyền theo hệ tế bào thông tin hoạt động gien, thông tin gien hoạt động gien không hoạt động loại tế bào biệt hóa Nếu tồn di truyền siêu gien không làm ta nghi ngờ chất nó, sở vật chất nhiều điều chưa rõ Vấn đề chỗ phải giái thích bảo tồn hoạt tính gien xác định tế bào phân chia Trong chu kỳ nhiễm sắc thể trải qua trình biến đổi cấu trúc, tái tạo nhiễm sắc thể phân chia Khi tạo nhiễm sắc thể xảy xoắn xếp chặt sợi nhiễm sắc, trình chép phiên mã ngừng lại, cần phải giải thích sau hoàn thành Mitose, nhiễm sắc thể mở xoắn, hoạt tính gien lại lặp lại Không phức tạp giải thích trì tính bền vững biệt hóa trình tái Khi nhân đôi ADN xuất sợi mới, sợi lại với protein histon phi histon xoắn lại vài cấp để tạo nên sợi nhiễm sắc Sự chuyển trạng thái hoạt động (hoặc không hoạt động) gien thành hai gien, hay nói cách khác, nhân đôi, sinh sản, tái ADN mà trạng thái hoạt động chọn lọc đoạn khác diễn Đó vấn đề nghiên cứu để giải di truyền siêu gien Có hai nhóm giả thuyết di truyền siêu gien, nhóm giải thuyết nhấn mạnh vai trò chất chuyển hóa nhóm nhấn mạnh vai trò biến đổi cấu trúc ADN 2.2 Giả thuyết chuyển hóa Nhóm giả thuyết chuyển hóa cho chất ổn định biệt hóa tồn chất chuyển hóa hoạt tính nhóm gien, chất ARN protein Theo giá thuyết “chuyển hóa”, tế bào xuất vòng kín, mARN phiên từ gien đặc biệt, mARN dịch protein, protein hoạt hóa gien tất gien đặc trưng cho kiểu biệt hóa Sơ đồ dễ dàng giải thích tất khó khăn trì hoạt tính gien kiểu biệt hóa xác định chu kì Mitose Trong thời kì tái ADN nguyên phân, chất tổng hợp trước đó, “chất chuyển hóa”, nằm tế bào chất, sau nhân đôi nhiễm sắc thể sau tạo nhân con, lại tiếp tục hoạt hóa gien đặc trưng cho kiểu biệt hóa Hệ thống vậy, xuất tự trì không cần có tác nhân kích thích tạo Rõ ràng số lượng gien mà xác định chất hoạt hoá cần phải số kiểu tế bào biệt hóa có Giả thuyết chuyển hóa logic giải thích đa số trường hợp biệt hóa Tuy nhiên, có số trường hợp có lẽ không phù hợp với giả thuyết Thí dụ trường hợp Laion hóa nhiễm sắc X Như nữ bác học người Anh M Lyon phát hiện, động vật có vú giới có hai nhiễm sắc thể X, giới đực có Nhiễm sắc thể X mang nhiều gien quan trọng đương nhiên phải có chế làm cân lượng sản phẩm ghien tế bào đực tế bào Ở phôi sớm, giai đoạn 300 – 400 tế bào, diễn hoạt tính hai nhiễm sắc thể X Nhiễm sắc thể hoạt tính tạo nên nhân cục nhiễm sắc chất đặc hiệu, thể Bar mà sử dụng để xác định giới tính đực Nhiễm sắc thể X hoạt tính trở nên có cấu trúc đặc hơn, bắt màu đậm hơn, tức bị dị sắc hóa Sự di sắc hóa nhiễm sắc thể X xảy tế bào cách ngẫu nhiên, dau tất tế bào hậu tế bào đó, dị sắc nhiễm sắc thể X Trong dòng thuần, hai nhiễm sắc thể hoàn toàn nhau, tưởng tượng có chát phân biệt nhiễm sắc thể X với nhiễm sắc thể X Do đó, Laion hóa, chí trung kỳ Mitose tự nhớ Laion hóa lập lại trạng thái sau Mitose Trong trường hợp phải giả thiết Laion hóa làm thay đổi cấu trúc nhiễm sắc thể thay đổi cấu trúc trì qua tái Mitose 2.3 Các dạng giả thuyết cấu trúc Các dạng giả thuyết cấu trúc giả định biến đổi cấu trúc vật di truyền biến đổi trì qua tái truyền qua loạt hệ tế bào Trước tiên phải kể đến biến đổi cấu trúc bậc Có số dẫn liệu tồn enzym biến nucleotid sang nucleotid khác mà không làm thay đổi vị trí ADN Những biến đổi kiểu thường gây nên đột biến, không gây hậu nghiêm trọng mà ảnh hưởng lên hoạt tính chung gien nhóm gien Một cách biến đổi ADN qua metyl hóa Trong tế bào có enzym metylaza, đính gốc metyl vào số citozin Quan trọng tính đặc hiệu tính tái trạng thái metyl hóa, người ta thấy có tương quan rõ rệt mức độ metyl hóa hoạt tính gien Các gien không hoạt động có độ metyl hóa cao Hơn nucleotid metyl hóa tái trạng thái metyl hóa Tồn metylaza metyl hóa citozin mạch mạch metyl hóa Sự tồn enzym đảm bảo cho tái citozin metyl hóa Trên thực tế thấy trì trạng thái metyl hóa nhiều hệ tế bào Về chế biệt hóa, thay đổi cấu trúc bậc ADN cách thay nucleotid biến đổi nucleotid vấn đề tranh cãi thay đổi qua chuyển dịch đoạn lớn ADN đoạn ADN chứng minh Trong thời gian gần đây, người ta phát phát triển ruồi giấm có lẽ xẩy di chuyển ngẫu nhiên đoạn ADN vào khu vực khác nhiễm sắc thể làm ảnh hưởng tới hoạt động gien Đặc biệt biến đổi gien globin miễn dịch, người ta xác lập biệt hóa tế bào lympho xảy kết hợp cách só quy luật só vùng ADN Trong phần riêng sau ta quay lại xem kỹ vấn đề Trong số chế cấu trúc di truyền siêu gien nói tái chưa hết tái độ ADN Người ta biết tạo nhiễm sắc thể đa sợi côn trùng, số đoạn tái lần đoạn khác Trong tạo noãn, gien riboxom noãn bào lại tái độ, nhiều lần, chí tách hẳn khỏi nhiễm sắc thể hoạt động dịch nhân Trong chế cấu trúc di truyền siêu gien người ta giả định thay đổi độ xoắn sợi ADN, cấu trúc khác vủa nucleoxom, xếp khác ADN sợi nhiễm sắc nhiễm sắc thể Như vậy, tòn hai nhóm giả thuyết di truyền siêu gien chưa có giả thuyết chứng minh chắn Trường hợp biến đổi gien phân tử kháng thể, globin miễn dịch, rõ rệt, song trường hợp rõ rệt độc nhất, ý định tìm kiện tương tự với gien khác chưa tới kết Dưới ta xem chi tiết gien kháng thể 2.4 Gien kháng thể Về hệ miễn dịch Có hai loại miễn dịch, miễn dịch thể dịch miễn dịch tế bào Ở chủ yếu nói miễn dịch thể dịch, tức sinh kháng thể huyết để chống lại kháng nguyên lại xâm nhập vào co thể Nếu có kháng nguyên lạ xâm nhập vào thể, qua – tuần máu thể xuất kháng thể - protein đặc biệt, thuộc nhóm globulin miễn dịch (IG) – liên kết đặc hiệu với kháng nguyên gây tạo Mỗi phân tử kháng thể có hai trung tâm hoạt động giống nhau, cho phép liên kết với hai phân tử kháng nguyên, gây đông kết vô hiệu hóa tính độc hại kháng nguyên Vấn đề phải giải thích cách mà kháng nguyên lại gây tạo kháng thể đặc hiệu với Sự phát chế tổng hợp protein đa dạng vô hạn kháng nguyên làm sụp đổ lý thuyết trước giải thích tính đặc hiệu kháng thể Cố gắng nhiều nhà khoa học từ năm 60 lại cho hiểu biết hoàn chỉnh tượng miễn dịch Trước tiên phải nói tới lý thuyết dòng tế bào miễn dịch Burnett Theo lý thuyết kháng thể tổng hợp dòng tế bào limpho Sau công trình Tonegawa chứng minh biệt hóa thành dòng tế bào limpho biến đổi gien phân tử globulin miễn dịch Lý thuyết Burnett so sánh kháng nguyên kháng thể khóa chìa khóa Tính đặc hiệu kháng nguyên thường định giai đoạn ngắn phân tử nó, đoạn gọi đinh tố (determinant) Đoạn định tố lại ứng với trung tâm hoạt động, thường gồm – axit amin, kháng thể Lý thuyết miex dịch Burnett cho thể có sẵn chùm chìa khóa (khoảng 107 chiếc) luôn chọn chìa thích hợp cho kháng nguyên Mỗi chìa – kháng thể - dòng limpho chịu trách nhiệm sản xuất Kháng nguyên vào thể, gặp cách ngẫu nhiên với tế bào limpho có khả tạo kháng thể tương ứng Một vài phân tử kháng thể thích hợp nằm bề mặt tế bào limpho gặp phản ứng với kháng nguyên Sự gặp gỡ kích thước tế bào limpho sinh sản mạnh tạo nên quần tế lớn (một dòng) tế bào sản sinh loại kháng thể Các phân tử kháng thể Các phân tử kháng thể (các globulin miễn dịch, Ig) gồm mạch polypeptide Hai mạch nặng giống hai mạch nhẹ giống Các mạch nối với cầu disulfit Các kháng thể nhận biết kháng nguyên nhờ cấu trúc độc đáo Có tới hàng chục nghìn loại mạch nặng, hàng chục nghịn loài mạch nhẹ hàng chục triệu loại kháng thể Mỗi mạch nhẹ gồm hai phần nhau, phần biến đổi V phần cố định C (từ chữ Variable Constant) Mỗi phần gồm 110 – 120 axit amin, có hai loại mạch nhẹ –lamđa –kapa Phần V có khoảng 1000 loại thứ tự axit amin Mạch nặng gồm phần V C Phần V nặng gồm khoảng 1000 loại Các loại V khác thứ tự axit amin, chủ yếu thứ tự đoạn siêu biến Giữa C V có đoạn nối J Sự biệt hóa gien kháng thể Ở tế bào limpho chưa biệt hóa, gien mạch nhẹ lamđa kapa nẳm hai nhiễm sắc thể khác nhau, gien mạch nặng nhiễm sắc thể thứ ba Gien mạch Ig hệ thống phức tạp đa thành phần nằm dọc theo nhiễm sắc thể với khoảng cách lơn Không thể gọi hệ thống gien cho nhiều gien không Chúng phối hợp thành gien trình biệt hóa tế bào limpho, trình phát triển phôi Gien mạch nhẹ, tính từ trái sang phải bắt đầu nhóm lớn đoạn ADN chứa mã phần biến đổi V Mỗi đoạn bắt đầu đoạn khởi động, đoạn vô nghĩa ngắn I 291 đôi nucleotid chưa mã cho 97 axit amin Tất có khoảng gần 300 đoạn V, sau khoảng vô nghĩa 2700 nucleotid đoạn J, đoạn gồm 39 nucleotid chưa mã cho 13 axit amin sau đoạn bất biến C Trong thời kì biệt hóa tế bào limpho, xẩy kéo dài gần số đoạn V tới số đoạn J C Cơ chế kéo gần chưa rõ Đó đoạn, tức loại bỏ phần ADN thừa, chó thể chuyển đoạn, tức chuyển số đoạn V tới đoạn J C Điều quan trọng trình xảy cách ngẫu nhiên kết tạo nên tổ hợp với số lượng khoảng 300 x =1200 kiểu VJ Chỉ có V dính với J phiên mã mARN Hệ thống gien mạch nặng có cấu trúc gần gien mạch nhẹ Nó có khoảng 120 – 300 đoạn V, có thêm 10 – 20 đoạn D, đoạn J khoảng 10 đoạn C đoạc C xác định loại kháng thể kiểu IgG, IgM, IgA, D, E, mà không xác định tính đặc hiệu với kháng nguyên Như kết hợp VJDC có 10.000 tổ hợp Sự kết hợp mạch nặng với mạch nhẹ đưa số tổ hợp lên tới 107, số kháng thể đủ đa dạng để thích ứng với kháng nguyên Trên thí dụ tuyệt với vê tái tạo phần nhỏ vốn gien để tạo nên chúc triệu dòng tế bao limpho khác Sự biệt hóa tế bào kèm theo gien rõ rệt Sự gien, loại nhiễm sắc chất loại nhiễm sắc thể thấy số côn trùng trình tách hai dòng sinh dục soma Cũng có số ý định nghiên cứu so sánh gien albumin lòng trắng trứng tế bào tiết tế bào không tiết, gien protein tơ tằm tuyến tơ tế bào khác; so sánh tế bào phôi tế bào biệt hóa, nhiên so sánh không phát sai khác cấu trúc gien Có thể tái tạo hệ thống di truyền tập hợp Ig chế độc thấy chúng biệt hóa tế bào ta không gặp đâu khác