Mục lục bài họcĐang ở d05-b1
Interphase, DNA Content and Counting Chromosomes
Interphase is not a rest
The cell cycle has two unequal parts. Interphase occupies most of the cycle and is divided into $G_1$, in which the cell grows and makes new organelles and proteins, $S$, in which the DNA is replicated so that every chromosome comes to consist of two identical sister chromatids, and $G_2$, in which the cell checks the copied DNA and makes the proteins needed for division. Only after all this does mitosis occur, followed by cytokinesis, the division of the cytoplasm. Describing interphase as a resting stage costs marks: it is the most metabolically active part of the cycle.
Reading a DNA content graph
A graph of DNA per nucleus against time is one of the most reliable ways of identifying stages. The amount is constant through $G_1$, rises steadily through $S$ until it has doubled, stays at the doubled value through $G_2$ and through prophase and metaphase, and then falls vertically back to the original value at anaphase and telophase, when the chromatids are pulled apart into two nuclei. Note carefully what does not change: the number of chromosomes stays the same during $S$ phase, because the two copies remain joined at the centromere and count as one chromosome until they separate.
Chromosomes, chromatids and how to count them
Before $S$ phase a human cell has $46$ chromosomes, each a single DNA molecule. After $S$ phase it still has $46$ chromosomes, but $92$ chromatids and $92$ DNA molecules. At anaphase the centromeres split; each chromatid instantly becomes a chromosome in its own right, so a cell momentarily contains $92$ chromosomes. When the two nuclei form, each has $46$ again. Counting errors in this sequence are the single largest source of lost marks in the chapter.
Kỳ trung gian không phải lúc nghỉ
Chu kỳ tế bào chia thành hai phần rất không đều nhau. Interphase (kỳ trung gian) chiếm phần lớn thời gian và gồm ba pha: $G_1$ — tế bào lớn lên, tạo thêm bào quan và protein; $S$ — DNA được nhân đôi nên mỗi nhiễm sắc thể trở thành hai sister chromatid giống hệt nhau; $G_2$ — tế bào kiểm tra bản sao DNA và tổng hợp các protein cần cho phân chia. Xong hết chỗ đó mới tới mitosis (nguyên phân), rồi cytokinesis (phân chia tế bào chất). Viết 'kỳ trung gian là giai đoạn nghỉ' là mất điểm: đó chính là phần hoạt động trao đổi chất mạnh nhất của cả chu kỳ.
Đọc đồ thị lượng DNA
Đồ thị lượng DNA trên một nhân theo thời gian là cách nhận diện giai đoạn đáng tin nhất. Lượng DNA không đổi suốt $G_1$, tăng đều suốt $S$ cho tới khi gấp đôi, giữ nguyên mức gấp đôi suốt $G_2$ và suốt kỳ đầu, kỳ giữa, rồi tụt thẳng đứng về giá trị ban đầu ở kỳ sau và kỳ cuối khi các chromatid bị kéo về hai nhân. Chú ý kỹ thứ không đổi: số nhiễm sắc thể giữ nguyên suốt pha $S$, vì hai bản sao còn dính nhau ở tâm động nên vẫn tính là một nhiễm sắc thể cho tới lúc chúng tách ra.
Nhiễm sắc thể, chromatid và cách đếm
Trước pha $S$, tế bào người có $46$ nhiễm sắc thể, mỗi cái là một phân tử DNA. Sau pha $S$, nó vẫn có $46$ nhiễm sắc thể nhưng có $92$ chromatid và $92$ phân tử DNA. Ở kỳ sau, tâm động tách; mỗi chromatid lập tức trở thành một nhiễm sắc thể riêng, nên trong khoảnh khắc đó tế bào chứa $92$ nhiễm sắc thể. Khi hai nhân hình thành, mỗi nhân lại có $46$. Đếm sai ở chuỗi này là nguồn mất điểm lớn nhất của cả chương.
Một tế bào người bắt đầu chu kỳ với $46$ nhiễm sắc thể. Cho biết số nhiễm sắc thể, số chromatid và số phân tử DNA trong nhân ở bốn thời điểm: cuối $G_1$, cuối $G_2$, kỳ giữa, và ngay sau khi tâm động tách ở kỳ sau.
Cuối $G_1$: $46$ nhiễm sắc thể, mỗi cái là một phân tử DNA và chưa nhân đôi nên chưa có chromatid chị em. Số phân tử DNA $= 46$.
Cuối $G_2$: pha $S$ đã nhân đôi DNA. Mỗi nhiễm sắc thể nay gồm hai chromatid dính nhau ở tâm động. Số nhiễm sắc thể vẫn $46$, số chromatid $= 92$, số phân tử DNA $= 92$.
Kỳ giữa: giống hệt cuối $G_2$ về mặt số đếm — $46$ nhiễm sắc thể, $92$ chromatid, $92$ phân tử DNA. Chỉ khác ở chỗ chúng đã xếp hàng trên mặt phẳng xích đạo.
Ngay sau khi tâm động tách: mỗi chromatid lập tức được tính là một nhiễm sắc thể độc lập. Trong khoảnh khắc này, một tế bào chứa $92$ nhiễm sắc thể, $92$ phân tử DNA, và không còn chromatid chị em nào vì mỗi nhiễm sắc thể chỉ còn một sợi.
Quy tắc gọn để không bao giờ đếm sai: số nhiễm sắc thể bằng số tâm động. Đếm tâm động là ra ngay đáp án, kể cả ở kỳ sau, và không phụ thuộc vào việc mỗi nhiễm sắc thể có mấy sợi.
Trên tiêu bản đầu rễ hành, trong $1000$ tế bào đếm được có $60$ tế bào đang ở kỳ giữa. Chu kỳ tế bào đầy đủ kéo dài $20$ giờ. Tính thời gian của kỳ giữa, và nêu giả định mà phép tính này dựa vào.
Nguyên tắc. Nếu quan sát một quần thể tế bào chia không đồng bộ, tỉ lệ tế bào đang ở một kỳ bằng đúng tỉ lệ thời gian mà kỳ đó chiếm trong chu kỳ. Kỳ nào kéo dài hơn thì bắt gặp nhiều tế bào ở kỳ đó hơn.
Bước 1 — tính tỉ lệ. $60 \div 1000 = 0{,}06$.
Bước 2 — nhân với độ dài chu kỳ. $0{,}06 \times 20 = 1{,}2$ giờ.
Bước 3 — đổi sang đơn vị hợp lý. $1{,}2 \times 60 = 72$ phút.
Giả định phải nêu. Thứ nhất, mọi tế bào trong vùng đếm đều đang chia và không có tế bào nào đã ngừng chu kỳ. Thứ hai, các tế bào chia không đồng bộ, tức chúng phân bố ngẫu nhiên trong chu kỳ chứ không cùng bước với nhau. Thứ ba, mẫu đủ lớn và được lấy ngẫu nhiên trong vùng mô phân sinh.
Bẫy đơn vị. Kết quả trung gian là $1{,}2$ giờ, không phải $1{,}2$ phút. Ghi thẳng '$1{,}2$ phút' là lỗi phổ biến nhất ở dạng bài này.
Đọc xong rồi — làm thử ngay
Bài tập của chương The Mitotic Cell Cycle gồm 14 câu trắc nghiệm và 3 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.