Bài 14. Giảm phân

>> Xem chi tiết: Lý thuyết giảm phân - SInh 10 Cánh diều

Mở đầu

Bằng cơ chế nào mà bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội (2n) của loại sinh sản hữu tỉnh được duy trì nguyên vẹn tử thế hệ này sang thế hệ khác?

Hướng dẫn giải:

Nhờ giảm phân và thụ tinh nên bộ NST lưỡng bội của loài sinh sản hữu tính duy trì ổn định qua các thế hệ nên bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội (2n) của loại sinh sản hữu tỉnh được duy trì nguyên vẹn qua các thế hệ.

Lời giải chi tiết:

Do sự phối hợp các quá trình giảm phân và thụ tinh đã duy trì bộ NST đặc trưng của những loài sinh sản hữu tính qua các thế hệ: Giảm phân tạo giao tử mang bộ NST đơn bội (n). Sự thụ tinh giữa giao tử đục và giao tử cái giúp phục hồi bộ NST lưỡng bội (2n) đặc trưng cho loài.

Câu hỏi 

Giảm phân là gì?

Hướng dẫn giải:

Giảm phân là quá trình phân bào giảm nhiễm trong quá trình hình thành giao tử.

Lời giải chi tiết:

Giảm phân là quá trình phân bào chỉ xảy ra ở các tế bào sinh dục chín (tế bào sinh tinh và sinh trứng) tạo ra các giao tử (tinh trùng hoặc trứng) mang một nửa bộ nhiễm sắc thể của tế bào mẹ ban đầu.

Câu hỏi

Quan sát hình 14.1 và trả lời các câu hỏi:

Câu 1: Để tạo ra 4 tế bào con, cần mấy lần phân chia tử một tế bào ban đầu?

Câu 2: Hãy so sánh bộ nhiễm sắc thể ban dấu và bỏ nhiễm sắc thể của các tế bào là sản phẩm của các lần phân chia đó.

Hướng dẫn giải:

Trong giảm phân, tế bào sinh dục ở thời kỳ chín có bộ NST lưỡng bội (2n) trải qua hai lần phân bào liên tiếp, nhưng NST chỉ nhân đôi trong 1 lần phân bào nên sinh ra giao tử có bộ NST đơn bội (n)

Lời giải chi tiết:

Câu 1: Để tạo ra 4 tế bào con, cần hai lần phân chia từ một tế bào ban đầu (giảm phân I và giảm phân II) 

Câu 2: Bộ NST ban đầu (tế bào mẹ) là 2n. Ở giảm phân I bộ nhiễm sắc thể của tế

bào là 2n, giống tế bào mẹ. Ở giảm phân II bộ nhiễm sắc thể của tế bào là n, bằng ½ tế bào mẹ.

Câu hỏi

Quan sát hình 14.2 và cho biết trước khi bắt đầu giảm phân I, nhiễm sắc thể trong nhân tế bào ở trạng thái đơn hay kép. Đặc điểm này có ý nghĩa gì?

Hướng dẫn giải:

Quan sát hình 14.2 và đưa ra nhận xét

Lời giải chi tiết:

Trước khi bắt đầu giảm phân I, NST ở trạng thái kép tương đồng gồm 2 chromatid dinh với nhau ở tâm động do sự nhân đôi NST. 

Câu hỏi 

Quan sát hình 14.3, cho biết:

Câu 1: Giảm phân I có các kì nào? Nhiễm sắc thể biến đổi như thế nào ở kỉ đấu I?

Câu 2: Nhận xét về sự sắp xếp của nhiễm sắc thể ở kì giữa I và sự di chuyển của nhiễm sắc thể ở kì sau.

Câu 3: Kết quả của giảm phân I là gì? Hãy so sánh số lượng nhiễm sắc thể của tế bào lúc bắt đầu giảm phân và lúc kết thúc giảm phân.

Câu 4: Kết quả của giảm phân II là gì? So sánh bỏ nhiễm sắc thể của tế bào được tạo ra sau giảm phân 1 và giảm phân II -

Hướng dẫn giải:

Quan sát hình 14.3 và nhận xét

Lời giải chi tiết:

Câu 1: Giảm phân I gồm 4 kì: Kì đầu I, kì giữa I, kì sau I và kì cuối I. Ở kì đầu I, NST tiếp hợp tương ứng với nhau theo từng vế và xảy ra sự trao đổi chéo.

Câu 2: Ở kì giữa I, các NST kép di chuyển về mặt phẳng xích đạo của tế bào thành 2 hàng. Ở kì sau I, mỗi NST kép trong cặp NST tương đồng được thoi vô sắc kéo về 2 cực của tế bào.

Câu 3: Kết quả của giảm phân I là tạo ra 2 tế bào có bộ NST đơn bội kép (n NST kép). Như vậy, từ lúc bắt đầu giảm phân đến lúc kết thúc giảm phân, số NSt đã giảm đi một nửa, từ 2n NST kép thành n NST kép.

Câu 4: Kết quả của giảm phân II là tạo ra 4 tế bào con có bộ NST đơn bội (n NST). Như vậy, sau khi giảm phân II diễn ra, số lượng NST ở mỗi tế bào đã giảm đi một nửa so với sau giảm phân I, từ n NST kép thành n NST đơn.

Luyện tập 

Nhận xét về sự phân li và tổ hợp của các cặp nhiễm sắc thể tương đồng khác nhau qua các giai đoạn của giảm phân I.

Hướng dẫn giải:

Ở giảm phân I diễn ra sự phân li của các cặp nhiễm sắc thể tương đồng khác nhau và tổ hợp các nhiễm sắc thể không tương đồng.

Lời giải chi tiết:

- Ở kì đầu I và kì giữa I, NST chưa phân ly

- Ở kì sau I, NST phân ly của hai NST tương đồng về hai cực của tế bào và có sự tổ hợp các nhiễm sắc thể không tương đồng.

- Ở kì cuối I, tổ hợp NST mới sau khi đã phân ly sẽ tạo thành 2 tế bào mới.

Câu hỏi 

Lập bảng so sánh quá trình nguyên phân và quá trình giảm phân theo gợi ý trong bảng 14.1.

Hướng dẫn giải:

- Nguyên phân là quá trình phân bào nguyên nhiễm, quá trình này giúp tạo ra hai tế bào có có bộ máy di truyền trong tế bào giống với tế bào mẹ ban đầu.

- Giảm phân là quá trình phân bào giảm nhiễm trong quá trình hình thành giao tử.

Lời giải chi tiết:

Câu hỏi 

Giao tử tham gia vào quá trình tạo ra cơ thể mới có bộ nhiễm sắc thể như thế nào so với tế bào sinh dưỡng? Chúng được hình thành như thế nào?

Hướng dẫn giải:

Nguyên phân là quá trình xuất hiện ở các tế bào sinh dưỡng và tế bào sinh dục sơ khai, giảm phân là quá trình xảy ra ở các tế bào sinh dục chín.

Lời giải chi tiết:

- Giao tử tham gia vào quá trình tạo ra cơ thể mới có bộ nhiễm sắc thể giảm đi một nửa so với tế bào sinh dưỡng.

- Sự hình thành của giao tử thông qua sự giảm phân từ cá tế bào mầm, tạo thành gia tử đực hoặc giao tử cái.

Câu hỏi

Quan sát hình 14.4, so sánh các giai đoạn của sự phát sinh giao tử đực và sự phát sinh giao tử cái ở động vật.

Hướng dẫn giải:

Quan sát hình 14,4, so sánh kích thước và số lượng tế bào tạo ra ở mỗi giai đoạn.

Lời giải chi tiết:

Luyện tập

Nhận xét về sự biến đổi của giao tử đực và giao tử cái so với sản phẩm của giảm phân. Ý nghĩa của quá trình nguyên phân và giảm phân ở các tế bào của cơ quan sinh sản đối với sự phát sinh giao tử là gì?

Hướng dẫn giải:

- Sau giảm phân, từ một tinh nguyên bào bậc 1 tạo ra 4 tinh trùng, còn từ noãn bào bậc 1 tạo thành 3 thể cực và 1 tế bào trứng.

- Nguyên phân tạo ra tế bào mới từ tế bào ban đầu, làm tăng số lượng tế bào qua phân bào và thay thế các tế bào chết. Giảm phân tạo nên các giao tử cho quá trình sinh sản hữu tính.

Lời giải chi tiết:

- Sự biến đổi của giao tử đực tạo thành 4 tinh trùng để tham gia vào thụ tinh, bằng với số lượng sản phẩm của giảm phân. Sự biến đổi của giao tử cái tạo thành 1 trứng tham gia vào thụ tinh và 3 thể cực không tham gia vào thụ tinh, bằng ¼ so với sản phẩm của giảm phân.

- Đối với các tế bào ở cơ quan sinh sản, nguyên phân giúp tạo ra số lượng lớn giao tử để tăng hiệu suất thụ tinh, còn giảm phân giúp tăng số lượng biến dị tổ hợp và đảm bảo sự ổn định bộ NST qua các thế hệ.

Câu hỏi

Câu 1: Quan sát hình 14.5 và cho biết sự thụ tinh là gì. Hợp tử có bộ nhiễm sắc thể như thế nào so với các giao tử và tế bào sinh dưỡng của cơ thể bố mẹ?

Câu 2: Dựa vào hiểu biết của em về sự thụ tinh, hãy giải thích về nguồn gốc của các nhiễm sắc thể trong mỗi cặp nhiễm sắc thể tương đồng trong tế bào của cơ thể sinh vật lưỡng bội.

Hướng dẫn giải:

Thụ tinh là quá trình kết hợp giữa giao tử đực và giao tử cái, từ đó tạo ra hợp tử phát triển thành phôi, phôi phát triển và biệt hóa thành cơ thể sinh vật lưỡng bội.

Lời giải chi tiết:

Câu 1: Thụ tinh là quá trình kết hợp giữa giao tử đực (n) và giao tử cái (n) để tạo ra cơ thể mới có bộ NST lưỡng bội (2n). Hợp tử có bộ NST 2n giống với tế bào sinh dưỡng nhưng gấp đôi so với giao tử (mang n NST).

Câu 2: Trong từng cặp tương đồng trong tế bào của cơ thể sinh vật lưỡng bội có 1 NST có nguồn gốc từ bố và 1 NST có nguồn gốc từ mẹ vì thụ tinh kết hợp 2 bộ NST đơn bội trong giao tử đực và cái, tạo thành các cặp NST tương đồng.

Luyện tập

Câu 1: Cho biết vì sao bộ nhiễm sắc thể 2n đặc trưng của loài được duy trì ổn định qua các thế hệ cơ thể ở sinh vật sinh sản hữu tính. 

Câu 2: Nếu một cá thể sinh vật sinh sản hữu tính có bộ nhiễm sắc thể 2n = 4 được kí hiệu là AaBb thì có thể tạo ra mấy loại giao tử khác nhau về kí hiệu bộ nhiễm sắc thể? Sự thụ tinh có thể nhiều tạo ra bao khả năng tổ hợp (kí hiệu khác nhau) của bộ nhiễm sắc thể ở thế hệ con?

Hướng dẫn giải:

Các loài thông qua quá trình giảm phân và thụ tinh để sinh sản ra các thế hệ mới, đồng thời duy trì ổn định bộ nhiễm sắc thể 2n đặc trưng của loài.

Lời giải chi tiết:

Câu 1: Sinh vật thông qua quá trình giảm phân để tạo ra các giao tử mang bộ NST đơn bội (n) và sự thụ tinh giữa giao tử đực và giao tử cái để tạo ra cơ thể mới mang bộ NST lưỡng bội (2n). Do đó bộ nhiễm sắc thể 2n đặc trưng của loài được duy trì ổn định qua các thế hệ cơ thể ở sinh vật sinh sản hữu tính.

Câu 2: Loài 2n = 4 (AaBb) có tối đa 4 loại giao tử: AB, Ab, aB, ab. Sự thụ tinh có thể tạo ra 9 khả năng tổ hợp (AABB, AABb, AAbb, AaBB, aaBB, AaBb, aabb, aaBb, Aabb loại tổ hợp của bộ NST ở thế hệ con.

Tìm hiểu thêm

Ngựa có bộ nhiễm sắc 2n = 64 và lừa có bộ nhiễm sắc thể 2n = 62. Con lai giữa ngựa cái và lừa đực là con la . Vậy con la có bao nhiêu nhiễm sắc thể? Con la có khả năng sinh con không? Vì sao?

Hướng dẫn giải:

Muốn tạo ra cơ thể mới thì các tế bào sinh dục cần trải qua giảm phân để tạo ra các giao tử (n) và thụ tinh tạo thành hợp tử (2n) giữa giao tử đực và giao tử cái.

Lời giải chi tiết:

- Giao tử của ngựa có bộ NST n= 32, giao tử của lừa có bộ NST n = 31, vậy con la sẽ có bộ NST 2n = 63.

- Vì con la có 63 nhiễm sắc thể nên không cho phép phân chia thành cặp, các tế bào sinh dục của la không thể giảm phân tạo ra giao tử nên chúng không có khả năng sinh sản

Vận dụng

Sự phân li độc lập và tổ hợp ngẫu nhiên của các cặp nhiễm sắc thể trong quá trình giảm phân và tổ hợp ngẫu nhiên của các giao tử đực và giao tử cái trong quá trình thụ tinh có ý nghĩa gì đối với sinh vật?

Hướng dẫn giải:

Phân ly độc lập và tổ hợp ngẫu nhiên của các cặp nhiễm sắc thể giúp tăng biến dị tổng hợp, cung cấp nguyên liệu cho tiến hóa.

Lời giải chi tiết:

Sự phân ly độc lập và tổ hợp ngẫu nhiên của các NST trong giảm phân và sự tổ hợp ngẫu nhiên của các giao tử trong quá trình thụ tinh làm tăng tính đa dạng hệ thống gen của loài, cung cấp nguyên liệu cho chọn lọc tự nhiên, tạo ra các cá thể có sức chống chịu với môi trường.

Câu hỏi 

Theo em, có những yếu tố nào ảnh hưởng đến quá trình giảm phân?

Hướng dẫn giải:

Quá trình giảm phân chịu ảnh hưởng từ các nhân tố bên trong như di truyền, hormone sinh dục, tuổi thành thục sinh dục,... và các nhân tố bên ngoài như chế độ dinh dưỡng, môi trường sống,....

Lời giải chi tiết:

Quá trình giảm phân chịu ảnh hưởng từ :

- Các yếu tố bên trong: Di truyền (quyết định thời điểm bắt đầu giảm phân, số lần giảm phân và thời gian cho mỗi lần giảm phân); hormone sinh dục (ảnh hưởng đến sự kích thích giảm phân hình thành giao tử và tốc độ của quá trình giảm phân), tuổi thành thục,...

- Các yếu tố bên ngoài: Nhiệt độ, dinh dưỡng, môi trường sống,....

Vận dụng

Câu 1: Có thể tác động đến những yếu tố nào trong giảm phân hình thành giao tử? Cho ví dụ. 

Câu 2: Lấy ví dụ một số cây trồng, vật nuôi được điều khiển sinh sản bằng hormone sinh dục.

Hướng dẫn giải:

Trong giảm phân hình thành giao tử, có thể tác động vào cả các nhân tố bên trong  và nhân tố bên ngoài ở cả thực vật và động vật.

Lời giải chi tiết:

Câu 1: Giảm phân chịu sự ảnh hưởng của cả yếu tố bên trong và yếu tố bên ngoài, do đó có thể tác động vào cả hai yếu tố để thay đổi hiệu suất, tốc độ của quá trình giảm phân hình thành giao tử.

Ví dụ: Khi nhiệt độ cơ thể trên 38,5, quá trình giảm phân để sinh tinh sẽ bị ức chế, làm giảm số lượng tinh trùng tạo ra. 

Câu 2: Ví dụ sử dụng hormone để điều khiển sinh sản:

- Ở thực vật: Người ta ứng dụng quang chu kì để thực vật tăng tiết hormone florigen kích thích sự ra hoa và tạo các giao tử chuẩn bị cho thụ tinh.

- Ở động vật: Sử dụng các chế phẩm sinh học để kích thích cơ thể lợn tiết ra nhiều hormone GnRH nhằm kích thích quá trình tạo trứng và rụng trứng, từ đó tăng hiệu suất thụ tinh.