Đang tải... (xem toàn văn)
Quá trình nguyên phân giảm phân diễn ra như thế nào ? và nó có tính ứng dụng như thế nào để giải cả bài tập lý thuyết và bài tập toán. Chủ đề 6.1 sẽ giúp bạn cũng cố lý thuyết và công thức ứng dụng trong dạng bài tập này. Chủ đề 6.2 sẽ giúp bạn làm những dạng bài tập liên quan và vẫn sẽ giải chi tiết từng câu cho bạn.
CHUYÊN ĐỀ II NGUYÊN PHÂN , GIẢM PHÂN VÀ SỰ SINH TRƯỞNG CỦA VI SINH VẬT A.LÍ THUYẾT CƠ BẢN Chu kì tế bào Chu trình tế bào (cell cycle) Các tế bào trải qua nhiều giai đoạn nối tiếp kết thúc phân chia tạo tế bào Tồn q trình từ tế bào đến tế bào hệ gọi chu trình tế bào, gồm giai đoạn: M, G1, S, G2 Sự phân chia tế bào chiếm phần chu trình tế bào - M (mitosis) giai đoạn nguyên phân - Giai đoạn G1 (Gap) kéo dài từ sau tế bào phân chia đến bắt đầu chép vật chất di truyền Sự tích luỹ vật chất nội bào đến lúc đạt điểm hạn định (restriction) tế bào bắt đầu tổng hợp ADN - Giai đoạn S (synthesis) giai đoạn tổng hợp ADN Cuối giai đoạn này, số luợng ADN tăng gấp đôi chuyển sang giai đoạn G2 - Giai đoạn G2 giai đoạn nối tiếp sau S đến bắt đầu phân chia tế bào Trong suốt giai đoạn số lượng ADN gấp tế bào phân chia Khoảng thời gian gồm G1, S, G2 tế bào không phân chia gọi chung gian kỳ hay kỳ trung gian (interphase) Chính kỳ trung gian này, tế bào thực hoạt động sống chủ yếu khác chép máy di truyền 2 Sự phân bào nguyên nhiễm Quá trình nguyên nhiễm trình phức tạp, gồm nhiều thời kỳ nối tiếp nhau: kỳ đầu, kỳ giữa, kỳ sau, kỳ cuối Mỗi kỳ có đặc trưng cấu trúc tập tính NST, máy phân bào Trong chu kỳ sống tế bào thời kỳ phân bào thời kỳ có nhiều biến đổi sâu sắc cấu trúc tập tính NST Qua NST nhân đơi gian kỳ phân bố đồng cho tế bào a.Kì Đầu Trong thời gian kỳ đầu nhờ tăng cao sức ép bào chất mà tế bào có đường nét trịn hơn, tế bào chất nhớt hơn, tăng thêm sức căng bề mặt chiết quang mạnh Nhiễm sắc thể (NST) xuất dạng sợi xoắn, mảnh, xếp nhân Về sau NST thấy rõ hơn, gồm sợi xoắn kép có tên nhiễm sắc tử (chromatide) Hai nhiễm sắc tử NST đính lại với tâm động chung Số nhiễm sắc tử nhân gấp đơi số 2n (2n x 2) Vì kết nhân đôi NST qua giai đoạn S Dần dần NST xoắn lại co ngắn lại, dầy lên Ở cuối kỳ đầu NST chuyển phía ngồi màng nhân màng nhân dần bị biến Bộ máy phân bào xuất gồm có thoi phân bào b.Kì Giữa Các NST tập trung vào tế bào, tâm động nằm mặt phẳng xích đạo Thoi vơ sắc hình thành đầy đủ thấy dạng sợi Một dạng sợi kéo dài qua suốt tế bào, nối với cực tế bào Dạng sợi thứ dính đầu mút vào cực tế bào đầu mút vào tâm động thể nhiễm sắc Ở cuối kỳ thể nhiễm sắc bắt đầu tách phần tâm c.Kì Sau Kỳ sau lúc NST phân tách di chuyển cực khác Bắt đầu tâm động phân đôi, tâm động tách mang theo nhiễm sắc tử, nhiễm sắc tử NST tách nhờ tâm động di chuyển hai cực tế bào theo sợi thoi phân bào Và nhiễm sắc tử trở thành NST Ở thời kỳ bắt đầu hình thành nhân nhỏ, màng nhân xuất màng ngăn cách tế bào chị em, quan tử phân phối tế bào d Kì cuối Ở giai đoạn NST đ chuyển đến cực, chúng dần mở xoắn ẩn vào dịch tế bào giống lúc bắt đầu kỳ đầu Màng nhân tái tạo hoàn toàn, hạch nhân xuất Đồng thời xảy trình phân chia tế bào chất Quá trình phân chia tế bào chất xảy động vật thực vật khác • Ở động vật: Ở phần xích đạo tế bào hình thành eo thắt ngày phát triển cuối phân thành tế bào • Ở thực vật: Khác với động vật xích đạo hình thành vách ngăn phân tế bào thành tế bào Người ta cho hình thành vách ngăn thực vật hoạt động di chuyển tích cực mạng lưới nội chất, phức hệ Golgi cấu thành màng khác miền xích đạo tế bào tạo nên vách phân cắt + Tính chất lý hố tế bào thời kỳ phân bào: Trong q trình phân bào nhiều tính chất lý hoá tế bào thay đổi: Độ nhớt tăng cao kỳ đầu kỳ giữa, giảm kỳ cuối Độ chiết quang tăng cao, pH, tính thẩm thấu thay đổi, trình tổng hợp bị ức chế Về mặt thời gian khác nhau: Dài kỳ đầu kỳ cuối, kỳ kỳ sau nhanh + Bộ máy phân bào: Trong nguyên phân xuất máy phân bào gồm: - tạo nên cực tế bào - Thoi phân bào Sao tạo thành trung tử trung cầu, tạo nên cực phân bào Sao có nhiệm vụ định hướng cho phân ly NST Thoi tạo thành sợi nối cực Số lượng sợi thay đổi từ hàng chục đến hàng ngàn Sợi thường cấu tạo từ vi ống có kích thước từ 140 - 230 A0 Quan sát kỹ người ta thấy có hai loại sợi: - Loại sợi nối lại với - Loại thứ xuất phát từ tâm động dần nối với Loại sợi lôi kéo nhiễm sắc tử cực + Điều kiện cần phải có trình phân bào: Quá trình phân bào q trình phức tạp, tất nhiên phải có chế tự điều hoà điều khiển chung Nhưng đến người ta chưa biết thật rõ chế phân bào Tuy nhiên người ta khẳng định: điều kiện cần thiết cho phân bào tế bào phải trải qua giai đoạn S Nghĩa phải có tái AND nhân đôi NST Lượng AND tăng lên gấp đôi vào gian kỳ giữ nguyên kỳ sau, kỳ cuối tế bào phân đơi AND trở lại mức ban đầu Và hàng loạt yếu tố nội bào ngoại bào có ảnh hưởng: ức chế, kích thích phân bào Ví dụ chất dinh dưỡng, hormone, độc tố, tác nhân vật lý: nhiệt độ, tia tử ngoại, tia phóng xạ, yếu tố sinh thái: nhịp độ ngày đêm + Trong thể đa bào: có số tế bào có hoạt động phân chia cao tế bào tuỷ xương , có tế bào thấp tế bào gan có tế bào hồn tồn không phân chia nơron thần kinh Các mô ung thư có hoạt tính phân bào cao Sự phân bào giảm nhiễm Như ta biết nhờ phân bào nguyên nhiễm mà có phân bố đồng NST tế bào con, tế bào dù hệ thứ mang NST lưỡng bội Đối với thể sinh sản vơ tính khơng có vấn đề xảy Nhưng thể sinh sản hữu tính thể phát triển từ hợp tử có vấn đề hợp tử tế bào lưỡng bội (2n) hình thành thụ tinh trình kết hợp NST giao tử đực giao tử Và giao tử lưỡng bội 2n hợp tử hệ 4n, hệ 8n v.v Nhưng số lượng NST bố mẹ theo quy luật khơng thay đổi Vì thiên nhiên thực tế không xảy thể hữu tính có chế phân chia tế bào đặc biệt: Sự phân bào giảm nhiễm- đặc trưng cho phân chia tế bào sinh dục Do phân bào giảm nhiễm mà giao tử có NST đơn bội 1n qua trình thụ tinh hợp tử lại có NST lưỡng bội 2n Cơ thể mang tế bào lưỡng bội gọi pha lưỡng bội (diplophase) Ví dụ thực vật bậc cao pha lưỡng bội mang lá, tạo thành quan sinh sản Các gọi mang bào tử -thể bào tử: bào tử tạo thành (tiểu bào tử bao phấn, đại bào tử phôi tâm nỗn) Các bào tử hình thành kết phân bào giảm nhiễm đánh dấu kết thúc pha lưỡng bội tiến sang giai đoạn đơn bội Ở động vật phân bào giảm nhiễm xảy giai đoạn chín (giai đoạn tạo thành nỗn bào tinh trùng) Như thể sinh sản hữu tính q trình hình thành giao tử thụ tinh có khác thay pha bội thể (lưỡng bội- đơn bội- lưỡng bội) Sự thay pha nhóm thể khác mang đặc tính tiến hố rõ rệt Người ta thường phân biệt kiểu phân bào giảm nhiễm: khởi đầu, trung gian, tận Đó phân bào giảm nhiễm xảy sau thụ tinh, tức bước đầu phân chia hợp tử (Thấy tảo nguyên sinh động vật) a Phân bào giảm nhiễm trung gian: gọi phân bào giảm nhiễm bào tử xảy tình hình thành bào tử Thời kỳ nằm giai đoạn thể bào tử thể giao tử Kiểu phân chia giảm nhiễm đặc trưng cho phần lớn thực vật b Phân bào giảm nhiễm cuối cùng: gọi phân bào giảm nhiễm giao tử, đặc trưng cho bọn động vật đa bào, số đơn bào thực vật bậc thấp (ví dụ: tảo nâu) Sau trình bày phân bào để hình thành giao tử động vật làm ví dụ: Q trình phân bào giảm nhiễm gồm hai lần phân chia tiếp gọi phân chia I phân chia II Lần phân chia I lần phân chia giảm nhiễm, phân chia II phân chia cân bằng- giống phân bào nguyên nhiễm Các kỳ phân bào giảm nhiễm biểu thị sơ đồ sau đây: Kỳ đầu I (prophase): - Leptonem (sợi mảnh) - Zigonem (sợi tiếp hợp) - Pachinem (co ngắn) - Diplonem (sợi kép) - Diakinese (hướng cực) Kỳ I (metophase) Kỳ sau I (anaphase) Kỳ cuối I (telophase) Kỳ xen kẽ: interkinese Kỳ II Kỳ sau II Kỳ cuối II 3.1 Phân chia I: 3.1.1 Kỳ đầu I: Kỳ đầu I kéo dài vài giờ, vài ngày vài tuần lễ, có kéo dài hàng năm trình sinh trứng động vật có vú Sở dĩ kéo dài thời gian giai đoạn sinh trưởng tế bào sinh dục Và dài hay ngắn tuỳ theo nhóm động vật khác Mặt khác thời kỳ xảy q trình phức tạp có liên quan đến tiếp hợp trao đổi chéo NST tương đồng nên cần có thời gian *Giai đoạn Leptonem: Ở giai đoạn nhân xuất nhiều sợi nhiễm sắc dài, có hạt nhiễm sắc có vân ngang Số lượng sợi nhiễm sắc tương ứng với số lượng NST 2n Các sợi có cấu trúc xoắn đơi khó nhận biết NST giai đoạn *Giai đoạn zigonem: Giai đoạn bắt đầu NST tương đồng liên kết với đôi Một cặp NST tương đồng có nguồn gốc từ bố, có nguồn gốc từ mẹ (từ giao tử đực giao tử cái) Sự tiếp hợp NST tương đồng xảy cách xác Có thể đính với từ đầu mút sau kéo dài dọc NST, đính với nhiều đoạn lúc Nhờ tiếp hợp mà hạt nhiễm sắc, điểm sợi nhiễm sắc tương đồng tiếp cận với hạt, điểm sợi tương đồng Trong suốt trình tiếp hợp NST giữ nguyên thể toàn vẹn Điểm đặc trưng để nhận biết giai đoạn Zigonem tiếp hợp cặp NST tương đồng *Giai đoạn pachinem: Giai đoạn tương đối dài, giai đoạn tiếp hợp NST tương đồng kết thúc Các NST tương đồng nằm tiếp cận nhau, chúng dày lên co ngắn lại Các NST sợi đôi NST tương đồng dính sát vào theo chiều dọc gọi thể lượng trị (bivalent) gồm đơn trị (mỗi NST tương đồng) Chúng có cặp tâm động riêng Mỗi lưỡng trị có hai tâm động gồm sợi NST (chromatid) Trong giai đoạn xảy tượng trao đổi chéo cặp NST tương đồng Quá trình gọi trao đổi chéo, NST tương đồng trao đổi cấu thành có chứa gen cho Hiện tượng trao đổi chéo có ý nghĩa quan trọng mặt di truyền dẫn đến tái tổ hợp gen *Giai đoạn diplonem: Ở giai đoạn NST tiếp tục co ngắn lại Đặc trưng diplonem xuất lực đẩy thành viên tiếp hợp mà bắt đầu từ tâm động, kết NST tương đồng tách (các đơn vị tách ra) Nhưng tách không xảy tồn chiều dọc, mà chúng dính với điểm trao đổi chéo, điểm gọi hình chéo Thường người ta xem hình chéo dẫn chứng tế bào tượng trao đổi chéo xảy diplonem Ở diplonem xảy tượng chuyển dịch hình chéo dọc theo NST từ tâm động đầu mút Sự chuyển dịch gọi mút hóa Đồng thời có dạng chuyển động quay NST *Giai đoạn diakinese Ở giai đoạn NST co ngắn lại Các đơn trị tách thường nằm ngoại vi nhân Quá trình mút hóa hình chéo tiếp tục, số hình chéo NST dần vào đầu kỳ I NST dính với chéo tận 3.1.2.Kỳ I: Bắt đầu màng nhân bị phá hủy, lưỡng trị xếp xích đạo thoi phân chia hình thành Các lưỡng trị xếp xích đạo theo kiểu NST cặp tương ứng hướng tâm động cực đối diện Các tâm động đẩy mạnh NST chuẩn bị để phân ly cực Trong (lưỡng trị) đôi NST (đơn trị)vẫn dính với tâm động tách khỏi đôi lập thành 2, cực cuả tế bào 3.1.4.Kỳ cuối I: Ở Kỳ cuối đơn trị (bộ 2) -gồm nhiễm sắc tử đến cực Màng nhân, hạch nhân tái tạo vào cuối kì cuối tế bào chất phân chia để hình thành nên hai tế bào Như tế bào có nhân chứa nhiễn sắc thể đơn bội nên người ta gọi lần phân chia I phân chia giảm nhiễm Nghĩa từ NST lưỡng bội thành NST đơn bội 3.1.5 Kì xen kẽ (interkinez): Kì xen kẽ kì nằm lần phân chia I II giảm phân Kỳ xen kẽ không xảy tượng nhân đôi nhiễm sắc thể khơng có nhân đơi AND gian kì, kì xen kẽ nói chung ngắn 3.2 Phân chia II: Lần phân chia II giảm phân xảy giống nguyên phân Kỳ đầu II: Kỳ nói chung ngắn, có khơng có, hai cịn dính với tâm động, vai bắt đầu đẩy Kỳ II: Các NST kép xếp hàng mặt phẳng xích đạo Kỳ sau II: Tâm động hai chia đôi, NST (nhiễm sắc tử ) trượt thoi, phân ly hai cực nhiễm sắc tử lúc gọi NST Kỳ cuối II: Ở kỳ cuối hai xảy phân chia tế bào chất Vì lần phân chia hai, yếu tố phân chia hai cực NST (nhiễm sắc tử) nên gọi phân chia cân Kết ta có tế bào với NST đơn bội Ý nghĩa giảm phân: Nhờ có giảm phân mà giao tử hình thành mang NST đơn bội qua thụ tinh số NST khôi phục lại thành lưỡng bội hợp tử Giảm phân đóng vai trị quan trọng bảo đảm cho thể sinh sản hữu tính Do tiếp hợp trao đổi gen cặp NST tương đồng nên giao tử hình thành không chứa gen gốc nghĩa có bố có mẹ, mà chứa gen bố lẫn gen mẹ Như trao đổi chéo tái tạo lại thành phần gen NST chế quan trọng bảo đảm cho tổ hợp đa dạng vật chất di truyền Giảm phân bảo đảm phân bố lại NST tế bào Ta thấy phân ly phân tử cặp lưởng trị (các NST tương đồng) xảy cách ngẫu nhiên phân bố cực với xác suất Do qua giảm phân NST xếp lại Nghĩa tăng tầng số tổ hợp đa dạng NST bố mẹ đơn bội tế bào sinh dục Số lượng tổ hợp NST lưỡng bội (2n) 2n (n số NST đơn bội) Ví dụ người 2n = 46 tổ hợp có phân bố NST tương đồng 223 Như qua giảm phân thể hình thành nên nhiều tế bào sinh dục khác xuất hệ đa dạng ... phân bào để hình thành giao tử động vật làm ví dụ: Q trình phân bào giảm nhiễm gồm hai lần phân chia tiếp gọi phân chia I phân chia II Lần phân chia I lần phân chia giảm nhiễm, phân chia II phân. .. nhiên thực tế khơng xảy thể hữu tính có chế phân chia tế bào đặc biệt: Sự phân bào giảm nhiễm- đặc trưng cho phân chia tế bào sinh dục Do phân bào giảm nhiễm mà giao tử có NST đơn bội 1n qua... giao tử Kiểu phân chia giảm nhiễm đặc trưng cho phần lớn thực vật b Phân bào giảm nhiễm cuối cùng: gọi phân bào giảm nhiễm giao tử, đặc trưng cho bọn động vật đa bào, số đơn bào thực vật bậc thấp
