NGUYÊN PHÂN - GIẢM PHÂN
NGUYÊN PHÂN
I. QUÁ TRÌNH NGUYÊN PHÂN
Khi tế bào ở kì trung gian, sự tái bản của ADN dẫn đến sự nhân đôi của nhiễm sắc thể được diễn ra ở trong nhân. Khi kết thúc kì này, tế bào tiến hành nguyên phân. Trong quá trình nguyên phân diễn ra sự phân chia nhân và phân chia tế bào chất.
1. Sự phân chia nhân
Sự phân chia nhân tế bào diễn ra qua 4 kì: kì đầu (kì trước), kì giữa, kì sau và kì cuối. Quá trình phân chia nhân có những diễn biến cơ bản sau đây:
Khi bắt đầu nguyên phân, hai trung tử phân li về hai cực tế bào và cùng với sao phân bào (ở tế bào động vật) bao gồm các sợi toả ra mọi hướng từ xung quanh trung tử là những bộ phận cơ bản của trung tâm phân bào. Các sợi cực được hình thành và kéo dài nối liền hai sao tạo thành thoi phân bào. Tế bào thực vật bậc cao không thấy trung tử nhưng nó vẫn có vùng đặc trách hình thành thoi phân bào. Thoi phân bào có vai trò quan trọng đối với sự vận động của nhiễm sắc thể trong quá trình phân bào và nó tan biến khi sự phân chia nhân kết thúc.
Màng nhân và nhân con bị tiêu biến trong quá trình nguyên phân và chúng lại được tái hiện ở thời điểm cuối của sự phân chia nhân.
Khi bước vào nguyên phân, các nhiễm sắc thể kép bắt đầu co ngắn, đóng xoắn, có hình thái rõ rệt và đính vào các sợi của thoi phân bào ở tâm động. Sau đó chúng tiếp tục co ngắn cho tới khi đóng xoắn cực đại và tập trung thành một hàng ở mặt phẳng xích đạo của thoi phân bào. Tiếp theo, từng nhiễm sắc thể kép tách ở tâm động thành 2 nhiễm sắc thể đơn phân li về 2 cực nhờ sự co rút của sợi của thoi phân bào. Khi di chuyển tới 2 cực, sau khi hình thành 2 nhân con, các nhiễm sắc thể dãn xoắn dài ra ở dạng mảnh dần thành sợi nhiễm sắc thể ở kì trung gian.
2. Phân chia tế bào chất
a) Tế bào động vật
b) Tế bào thực vật
Trong thực tế sự phân chia nhân và tế bào chất là hai quá trình liên tục đan xen lẫn nhau.
Khi quá trình nguyên phân kết thúc thì từ một tế bào mẹ (2n) cho ra hai tế bào con đều chứa bộ nhiễm sắc thể giống như ở tế bào mẹ.
II. Ý NGHĨA CỦA NGUYÊN PHÂN
Nguyên phân là phương thức sinh sản của tế bào và ở những sinh vật đơn bào nhân thực. Cơ thể đa bào lớn lên nhờ quá trình nguyên phân. Nguyên phân là phương thức truyền đạt và ổn định bộ nhiễm sắc thể đặc trưng của loài qua các thế hệ tế bào trong quá trình phát sinh cá thể và qua các thế hệ cơ thể ở những loài sinh sản sinh dưỡng. Sinh trưởng của các mô, cơ quan trong cơ thể nhờ chủ yếu vào sự tăng số lượng tế bào qua nguyên phân. Nguyên phân tạo điều kiện cho sự thay thế các tế bào, tạo nên sự sinh trưởng và phát triển của cơ thể.
Phương pháp giâm, chiết, ghép cành được tiến hành dựa trên cơ sở của quá trình nguyên phân.
Hiểu được bản chất của nguyên phân, các nhà khoa học đã ứng dụng vào kĩ thuật nuôi cấy mô. Việc nuôi cấy trong ống nghiệm các mô và tế bào thực vật có hiệu quả lớn: nhân nhanh các giống tốt, nhân giống sạch virut, góp phần chọn, tạo dòng tế bào thực vật có khả năng chống sâu bệnh. Kĩ thuật này đã được dùng rộng rãi trong công tác giống cây trồng.
Hình 3.8: Sơ đồ biểu diễn các kỳ của nguyên phân và chu kỳ của nó
Sự phân chia tế bào chất ở tế bào động vật được thực hiện bằng sự hình thành eo thắt, còn ở tế bào thực vật bằng sự hình thành vách ngăn. Kết thúc nguyên phân tạo ra hai tế bào con đều chứa bộ nhiễm sắc thể giống như ở tế bào mẹ.
Quá trình lớn lên của cơ thể và sự ổn định của bộ nhiễm sắc thể trong quá trình này là nhờ nguyên phân. Các phương pháp giâm, chiết, ghép cành, nuôi cấy mô và tế bào thực vật đều dựa trên cơ sở nguyên phân.
GIẢM PHÂN
Giảm phân là hình thức phân bào diễn ra ở tế bào sinh dục chín, gồm 2 lần phân bào liên tiếp nhưng nhiễm sắc thể chỉ nhân đôi có một lần ở kì trung gian trước lần phân bào I (giảm phân I). Lần phân bào II (giảm phân II) diễn ra sau một kì trung gian rất ngắn.
Hình : Sơ đồ quá trình giảm phân
1. Giảm phân I
Lần phân bào I của giảm phân có những diễn biến cơ bản sau đây:
Ở kì đầu, các nhiễm sắc thể kép xoắn, co ngắn, đính vào màng nhân sắp xếp định hướng. Sau đó diễn ra sự tiếp hợp cặp đôi của các nhiễm sắc thể kép tương đồng suốt theo chiều dọc và có thể diễn ra sự trao đổi chéo giữa các nhiễm sắc tử không phải là chị em. Sự trao đổi những đoạn tương ứng trong cặp tương đồng đã đưa đến sự hoán vị của các gen tương ứng, do đó đã tạo ra sự tái tổ hợp của các gen không tương ứng. Tiếp theo là sự tách rời các nhiễm sắc thể trong cặp tương đồng và nhiễm sắc thể tách khỏi màng nhân.
Đến kì giữa, từng cặp nhiễm sắc thể kép tương đồng tập trung và xếp song song ở mặt phẳng xích đạo của thoi phân bào.
Ở kì sau, các cặp nhiễm sắc thể kép tương đồng phân li độc lập về hai cực tế bào.
Tiếp đến kì cuối, hai nhân mới được tạo thành đều chứa bộ đơn bội kép (n nhiễm sắc thể kép), nghĩa là có số lượng bằng một nửa của tế bào mẹ. Sự phân chia tế bào chất diễn ra hình thành hai tế bào con tuy đều chứa bộ n nhiễm sắc thể kép, nhưng lại khác nhau về nguồn gốc thậm chí cả cấu trúc (nếu sự trao đổi chéo xảy ra).
Sau kì cuối giảm phân I là kì trung gian diễn ra rất nhanh, trong thời điểm này không xảy ra sao chép ADN và nhân đôi nhiễm sắc thể.
2. Giảm phân II
Tiếp ngay sau kì trung gian là giảm phân II diễn ra nhanh chóng hơn nhiều so với lần I và cũng trải qua 4 kì. Ở kì đầu thấy rõ số lượng nhiễm sắc thể kép đơn bội. Đến kì giữa, nhiễm sắc thể kép xếp thành một hàng trên mặt phẳng xích đạo của thoi phân bào. Mỗi nhiễm sắc thể kép gắn với một sợi tách biệt của thoi phân bào. Thông thường, các nhiễm sắc tử chị em hay sợi crômatit đã tách nhau một phần. Tiếp đến kì sau, sự phân chia ở tâm động đã tách hoàn toàn hai nhiễm sắc tử chị em và mỗi chiếc đi về một cực của tế bào. Kết thúc là kì cuối, các nhân mới được tạo thành đều chứa bộ n nhiễm sắc thể đơn và sự phân chia tế bào chất được hoàn thành, tạo ra các tế bào con.
Sự tan biến và tái hiện của màng nhân, sự hình thành và mất đi của thoi phân bào ở hai lần phân bào của giảm phân cũng diễn ra như ở nguyên phân.
II. Ý NGHĨA CỦA GIẢM PHÂN
Nhờ có giảm phân, giao tử được tạo thành mang bộ nhiễm sắc thể đơn bội
và qua thụ tinh giữa giao tử đực và cái mà bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội (2n) được phục hồi. Nếu không có giảm phân thì cứ sau một lần thụ tinh bộ nhiễm sắc thể của loài lại tăng gấp đôi về số lượng. Như vậy, các quá trình nguyên phân, giảm phân và thụ tinh đã đảm bảo duy trì ổn định bộ nhiễm sắc thể đặc trưng của những loài sinh sản hữu tính qua các thế hệ cơ thể, nhờ đó thông tin di truyền được truyền đạt ổn định qua các đời, đảm bảo cho thế hệ sau mang những đặc điểm của thế hệ trước.Sự phân li độc lập và trao đổi chéo đều của các cặp nhiễm sắc thể tương đồng trong giảm phân đã tạo ra nhiều loại giao tử khác nhau về nguồn gốc, cấu trúc nhiễm sắc thể cùng với sự kết hợp ngẫu nhiên của các loại giao tử qua thụ tinh đã tạo ra các hợp tử mang những tổ hợp nhiễm sắc thể khác nhau. Đây chính là cơ sở tế bào học để giải thích nguyên nhân tạo ra sự đa dạng về kiểu gen và kiểu hình đưa đến sự xuất hiện nguồn biến dị tổ hợp phong phú ở những loài sinh sản hữu tính. Loại biến dị này là nguồn nguyên liệu dồi dào cho quá trình tiến hoá và chọn giống. Qua đó cho thấy, sinh sản hữu tính (giao phối) có nhiều ưu thế so với sinh sản vô tính và nó được xem là một bước tiến hoá quan trọng về mặt sinh sản của sinh giới. Vì vậy, người ta thường dùng phương pháp lai hữu tính để tạo ra các biến dị tổ hợp nhằm phục vụ cho công tác chọn giống.
Giảm phân là cơ chế hình thành tế bào sinh dục, qua 2 lần phân bào liên tiếp cho ra 4 tế bào con đều mang bộ nhiễm sắc thể đơn bội
, nghĩa là số lượng nhiễm sắc thể giảm đi một nửa ở tế bào con so với tế bào mẹ. Trước khi tế bào giảm phân, nhiễm sắc thể nhân đôi ở kì trung gian.Những diễn biến cơ bản ở giảm phân I là sự tiếp hợp và có thể xảy ra trao đổi chéo của các nhiễm sắc thể kép tương đồng ở kì đầu, tiếp đến chúng tập trung xếp song song ở giữa thoi phân bào ở kì giữa, sau đó đến kì sau diễn ra sự phân li độc lập của các cặp nhiễm sắc thể tương đồng về hai cực ở tế bào. Khi kết thúc phân bào, hai tế bào mới được tạo thành đều có bộ nhiễm sắc thể đơn bội
kép nhưng khác nhau về nguồn gốc, thậm chí cả về cấu trúc (nếu có trao đổi chéo xảy ra).Sự tan biến và tái hiện của màng nhân, sự hình thành và mất đi của thoi phân bào ở hai lần phân bào cũng như những diễn biến ở giảm phân II về cơ bản giống như ở nguyên phân.
Bộ nhiễm sắc thể đặc trưng của mỗi loài sinh sản hữu tính được ổn định qua các thế hệ cơ thể là nhờ các quá trình nguyên phân, giảm phân và thụ tinh. Cũng chính những quá trình này đã tạo ra sự ưu thế của sinh sản hữu tính là tạo nguồn biến dị tổ hợp phong phú cho chọn giống và tiến hoá.
Nguồn: sưu tầm*
Xem thêm
Hướng dẫn ôn tập môn sinh học lớp 12
Sửa lần cuối bởi điều hành viên:
