Chuyên đề Bồi dưỡng học sinh giỏi môn Sinh học Lớp 9: Nhiễm sắc thể

đổi đó đa phần có hại cho bản thân cá thể hoặc loài đó. Nhưng nó cũng có dạng có lợi hoặc làm cho sinh vật thêm đa dạng phong phs, có thể làm xuất hiện loài mới.
III. NGUYÊN PHÂN, GIẢM PHÂN VÀ THỤ TINH – Ý NGHĨA VÀ MỐI LIÊN HỆ CỦA CHÚNG TRONG PHÁT SINH GIAO TỬ VÀ THỤ TINH
1. Nguyên phân:
a. Khái niệm:
- Nguyên phân là hình thức phân bào nguyên nhiễm xảy ra ở hầu hết các tế bào trong cơ thể, trừ các tế bào sinh dục ở vùng chín
- Nguyên phân là hình thức phân bào từ một tế bào tạo ra hai tế bào con có bộ nhiễm sắc thể giống nhau và giống với tế bào mẹ
b. Cơ chế:
- Nguyên phân diễn biến qua 4 kỳ liên tiếp: Kỳ đầu, kỳ giữa, kỳ sau, kỳ cuối và một giai đoạn chuẩn bị gọi là kỳ trung gian
* Kỳ trung gian:
- Trung tử tự nhân đôi và di chuyển dần về hai cực của tế bào
- NST ở dạng sợi mảnh, tự nhân đôi tạo thành NST kép gồm hai crômatít giống hệt nhau dính với nhau ở tâm động
- Cuối kỳ trung gian thì màng nhân và nhân con bắt đầu tiêu biến
* Kỳ đầu:
- Hai trung tử ở hai cực của tế bào hình thành nên các dây tơ vô sắc nối với nhau tạo thành thoi phân bào
- Các NST kép bắt đầu đóng xoắn và gắn vào các sợi tơ vô sắc của thoi phân bào ở tâm động
- Màng nhân và nhân con tiêu biến hoàn toàn
* Kỳ giữa:
- Các NST kép đóng xoắn cực đại và dàn thành một hàng trên mặt phẳng xích đạo của thoi phân bào
* Kỳ sau:
- Hai crômatít trong NST kép tách nhau ra ở tâm động thành 2 NST đơn và dàn thành hai nhóm tương đương phân li về hai cực của tế bào
- NST bắt đầu duỗi xoắn
* Kỳ cuối:
- Thoi phân bào biến mất 
- NST ở trạng thái sợi mảnh và duỗi xoắn hoàn toàn
- Màng nhân và nhân con hình thành, tế bào chất phân chia tạo thành hai tế bào con có bộ NST 2n giống nhau và giống tế bào mẹ
c. ý nghĩa:
- Nguyên phân là phương thức sinh sản của tế bào, giúp cơ thể lớn lên
- Là phương thức duy trì ổn định bộ NST đặc trưng cho loài qua các thế hệ tế bào ở những loài sinh sản hữu tính và qua các thế hệ cơ thể ở những loài sinh sản vô tính
2. Chu kỳ tế bào
	- Các tế bào có khả năng phân chia theo hình thức nguyên phân thì vòng đời của chúng gồm kỳ trung gian và thời kỳ phân bào nguyên nhiễm (nguyên phân). Sự lập lại vòng đời này ở các thế hệ tế bào gọi là chu kỳ tế bào
	- Mỗi chu kỳ tế bào gồm các giai đoạn sau: 
	+Pha G1 là giai đoạn tăng trưởng của tế bào lần thứ nhất - thời kỳ trước khi ADN - NST tự nhân đôi
	+ Pha S: là giai đoạn ADN tự nhân đôi -> NST tự nhân đôi
	+ Pha G2 là giai đoạn tăng trưởng của tế bào lần 2 để chuẩn bị phân chia tế bào
	+ Pha M là thời kỳ phân cchia tế bào 
3. Giảm phân:
a. Khái niệm
- Giảm phân là hình thức phân bào giảm nhiễm xảy ra ở tế bào sinh dục tại vùng chín của ống dẫn sinh dục
- Giảm phân là hình thức phân bào từ một tế bào mẹ tạo ra 4 tế bào con có bộ NST giảm đi một nửa so với tế bào mẹ
b. Cơ chế:
- Giảm phân diễn ra qua hai lần phân bào liên tiếp nhưng chỉ có một lần NST tự nhân đôi, mỗi lần phân bào đều gồm có giai đoạn chuẩn bị và giai đoạn phân bào chính thức gồm 4 kỳ
b1 Lần phân bào I:
* Kỳ trung gian I:
- Trung tử tự nhân đôi và di chuyển dần về hai cực của tế bào
- NST ở dạng sợi mảnh, tự nhân đôi tạo thành NST kép gồm hai crômatít giống hệt nhau dính với nhau ở tâm động
- Cuối kỳ trung gian thì màng nhân và nhân con bắt đầu tiêu biến
* Kỳ đầu I:
- Hai trung tử ở hai cực của tế bào hình thành nên thoi phân bào
- Các NST kép bắt đầu đóng xoắn, có hiện tượng tiếp hợp của hai NST kép tương đồng. Sau đó các NST tách nhau ra và đính vào thoi phân bào và trượt trên thoi phân bào ở tâm động
- Màng nhân và nhân con tiêu biến hoàn toàn
* Kỳ giữa I:
- Các NST kép đóng xoắn cực đại và dàn thành hai hàng trên mặt phẳng xích đạo của thoi phân bào
* Kỳ sau I:
- Các NST kép không tách nhau ở tâm động, mỗi NST kép trong cặp NST kép tương đồng phân li về hai cực của tế bào
- NST vẫn đóng xoắn cực đại
* Kỳ cuối I:
- Thoi phân bào biến mất 
- NST vẫn ở trạng thái kép và đóng xoắn cực đại
- Màng nhân và nhân con hình thành, tế bào chất phân chia tạo thành hai tế bào con có bộ NST đon bội kép
b2 Lần phân bào II
* Kỳ trung gian II:
- Trung tử tự nhân đôi và di chuyển dần về hai cực của tế bào
- NST vẫn ở trạng thái kép và đóng xoắn cực đại
- Cuối kỳ trung gian thì màng nhân và nhân con bắt đầu tiêu biến
* Kỳ đầu II:
- Hai trung tử ở hai cực của tế bào hình thành nên thoi phân bào
- Các NST kép vẫn đóng xoắn cực đại và trượt trên thoi phân bào ở tâm động
- Màng nhân và nhân con tiêu biến hoàn toàn
* Kỳ giữa II:
- Các NST kép vẫn đóng xoắn cực đại và dàn thành một hàng trên mặt phẳng xích đạo của thoi phân bào
* Kỳ sau II:
- Hai crômatít trong NST kép tách nhau ra ở tâm động thành 2 NST đơn và dàn thành hai nhóm tương đương phân li về hai cực của tế bào
- NST bắt đầu duỗi xoắn
* Kỳ cuối II:
- Thoi phân bào biến mất 
- NST ở trạng thái sợi mảnh và duỗi xoắn hoàn toàn
- Màng nhân và nhân con hình thành, tế bào chất phân chia tạo thành bốn tế bào con có bộ NST đơn bội n giống nhau và giảm một nửa so với tế bào mẹ
c. ý nghĩa:
- Là cơ chế tạo ra bộ NST đơn bội trong giao tử, Cơ chế này kết hợp với cơ chế tổ hợp NST trong thụ tinh sẽ tạo táI tạo bộ NST lưỡng bội của loài trong các hợp tử
- Sự phân li độc lập và tổ hợp tự do của các NST trong giảm phân, sự tiếp hợp dẫn đến trao đổi chéo của từng cặp NST kép tương đồng ở kỳ đầu I của giảm phân góp phần tạo sự đa dạng ở giao tử làm xuất hiện nhiều biến dị tổ hợp, có ý nghĩa trong tiến hoá và chọn giống
3. Sự phát sinh giao tử:
- Giao tử là tế bào sinh dục có bộ NST đơn bội được hình thành từ quá trình giảm phân của tế bào sinh giao tử có khả năng thụ tinh tạo thành hợp tử. Có hai loại giao tử đực (tinh trùng) và giao tử cái(trứng)
a. Quá trình phát sinh giao tử: gồm 3 thời kỳ (3 giai đoạn)
+ Thời kỳ sinh sảm: Các tế bào sinh dục sơ khai (tế bào mầm) nguyên phân liên tiếp nhiều làn tạo ra vô số các tinh nguyên bào hay noãn nguyên bào có kích thước nhỏ
+ Thời kỳ sinh trưởng: Tinh nguyên bào và noãn nguyên bào tiến hành trao đổi chất mạnh mẽ với môi trường để tăng trưởng về kích thước tạo ra các tinh bào hay noãn bào bậc 1
+ Thời kỳ chín: Tinh bào và noãn bào bậc 1 giảm phân tạo ra các giao tử
b. Quá trình phát sinh giao tử ở động vật:
+ Trong quá trình phát sinh giao tử đực: Các tế bào mầm nguyên phân liên tiếp nhiều lần tạo ra nhiều tinh nguyên bào, các tinh nguyên bào phát triển thành các tinh bào bậc I. Tinh bào bậc I tham gia giảm phân, lần I tạo ra 2 tinh bào bậc 2, lần 2 tạo ra 4 tế bào con từ đó phát triển thành 4 tinh trùng đèu có kích thước bằng nhau và đều tham gia vào quá trình thụ tinh
+ Trong quá trình phát sinh giao tử cái: Các tế bào mầm nguyên phân liên tiếp nhiều lần tạo ra nhiều noãn nguyên bào, các noãn nguyên bào phát triển thành các noãn bào bậc I. Noãn bào bậc I tham gia giảm phân, lần I tạo ra một noãn bào bậc 2 và một thể cực thứ nhất, lần 2 tạo ra 1 tế bào trứng và thể cực thứ hai. Kết quả tạo ra một tế bào trứng và 3 thể cực, chỉ có tế bào trứng tham gia thụ tinh còn 3 thể cực bị tiêu biến
c. Quá trình phát sinh giao tử ở thực vật: 
 	+ Trong quá trình phát sinh giao tử đực: Tế bào mầm -> tinh nguyên bào -> tế bào mẹ của tiểu bào tử, mỗi tế bào mẹ tiểu bào tử giảm phân cho 4 tiểu bào tử đơn bội sau đó hình thành nên 4 hạt phấn. Trong hạt phấn, mỗi nhân đơn bội lại phân chia cho một nhân ống phấn và một nhân sinh sản, nhân sinh sản lại phân chia tạo ra 2 giao tử đực 
+ Trong quá trình phát sinh giao tử cái: Tế bào mầm -> noãn nguyên bào -> tế bào mẹ của đại bào tử, mỗi tế bào mẹ đại bào tử giảm phân cho 4 đại bào tử, nhưng chỉ có một sống sót và lớn lên, nhân của nó nguyên phân liên tiếp 3 lần cho 8 nhân đơn bội được chứa trong túi phôi. Trứng nằm ở phía cuói lỗ noãn của túi phôi
4. Thụ tinh
- Thụ tinh là sự kết hợp giữa một giao tử đực (tinh trùng) và một giao tử cái (trứng) tạo thành hợp tử
- Thực chất của sự thụ tinh là sự kết hợp giữa 2 bộ nhân đơn bội (n) của 2 giao tử đực và cái thành bộ nhân lưỡng bội (2n) trong hợp tử, khôi phục bộ NST đặc trưng của loài.
- ý nghĩa: 
 	+ Là cơ chế tạo ra hợp tử và tái tổ hợp bộ NST lưỡng bội của loài, tạo điều kện hình thành cơ thể mới
 	+ Sự tổ hợp ngẫu nhiên của các loại giao tử trong thụ tinh là tăng biến dị tổ hợp ở thế hệ sau
5. Mối liên hệ giữa nguyên phân, giảm phân và thụ tinh
- Nhờ nguyên phân, các thế hệ tế bào khác nhau ở cùng một cơ thể vẫn chứa đựng thông tin di truyền đặc trưng cho loài
- Nhờ giảm phân tạo ra các giao tử mang bộ NST đơn bội 
- Nhờ thụ tinh, các giao tử đực và cái (đơn bội) kết hợp với nhau tạo ra hợp tử có bộ NST lưỡng bội đặc trưng cho loài 
- ở các loài sinh sản hữu tính, sự kết hợp 3 quá trình nguyên phân, giảm phân, thụ tinh là cơ chế vừa tạo ra sự ổn định vừa làm phong phú, đa dạng thông tin di truyền ở sinh vật
CÂU HỎI LÝ THUYẾT:
1. Trình bày cấu tạo và chức năng của NST?
2. Trình bày các đặc tính cơ bản của NST mà có thể được coi là cơ sở vật chất của di truyền ở cấp đọ tế bào?
3. Trình bày cơ chế của quá trình nguyên phân? ý nghĩa của nguyên phân?
4. Trình bày cơ chế của quá trình giảm phân? ý nghĩa của giảm phân?
5. So sánh nguyên phân và giảm phân?
6. NST kép là gì? Cơ chế hình thành và hoạt động của nó trong nguyên phân và giảm phân?
7 Cặp NST tương đồng là gì? Nêu cơ chế hình thành cặp NST tương đồng trong tế bào bình thường? Phân biệt NST kép và cặp NST tương đồng?
8. Phân tích ý nghĩa của sự đống và mở xoắn của NST trong quá trình phân bào!
9. Tại sao trong quá trình phát sinh giao tử cái ở động vật, chỉ tạo thành một trứng có kích thước lớn
10. 
IV. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
1. Cơ chế nguyên phân
* Dạng I: Tính số tế bào con sau nguyên phân
- Nếu số lần nguyên phân bằng nhau:
 Tổng số tế bào con = a . 2x 
Trong đó: a là số tế bào mẹ tham gia nguyên phân
 x là số lần nguyên phân
- Nếu số lần nguyên phân không bằng nhau:
 Tổng số tế bào con = 2x1 + 2x2 + 
Trong đó: x1, x2 là số lần nguyên phân của từng tế bào
* Dạng 2: Tính số nhiễm sắc thể môi trường cung cấp và số thoi vô sắc hình thành trong nguyên phân
- Số nhiễm sắc thể môi trường cung c