Giảm phân là gì? Kết quả và ý nghĩa của quá trình giảm phân?

1. Giảm phân là gì?

Giảm phân được hiểu là quá trình từ tế bào phân chia để tạo ra giao tử (tinh trùng và trứng). Sau khi qua giảm phân thì đc 4 tế bào con có 1 nửa bộ NST của tế bào mẹ, tức là n (vì n (từ trứng) + n(từ tinh trùng) =2n (bộ NST bình thường) Giảm phân là quá trình tạo ra tế bào con có 1 nửa bộ NST để làm giao tử

Quá trình giảm phân có đặc trưng sau:

Giảm phân I:

– Kì đầu I: NST kép bắt đầu co xoắn. Các cặp NST có thể xảy ra tiếp hợp và trao đổi chéo.

– Kì giữa I: NST co xoắn cực đại và xếp thành 2 hàng trên mặt phẳng xích đạo của thoi phân bào.

– Kì sau I: Các NST kép trong cặp tương đồng phân li độc lập với nhau về hai cực của tế bào.

– Kì cuối I: Các NST kép nằm gọn trong 2 nhân mới được tạo thành.

Kết quả: Mỗi tế bào mang 2n NST đơn qua giảm phân I tạo ra 2 con chứa n NST kép bằng một nửa bộ NST của tế bào mẹ.

Giảm phân II:

– Kì đầu II: NST co xoắn.

– Kì giữa II: NST co xoắn cực đại và xếp thành 1 hàng trên mặt phẳng xích đạo.

– Kì sau II: 2 cromatit tách nhau ở tâm động thành 2 NST đơn và phân li về 2 cực của tế bào.

– Kì cuối II: Các NST nằm gọn trong hai nhân mới được tạo thành.

Kết quả: 1 tế bào mang 2n NST trải qua giảm phân tạo thành 4 tế bào con có n NST.

Kết quả của giảm phân:

– Từ 1 tế bào mẹ có 2n NST kép tạo ra 4 tế bào con có bộ NST n đơn .

– Ở giới đực:

Không xảy ra hoán vị gen thì 1 tế bào sinh tinh giảm phân bình thường sẽ tạo ra 4 tinh trùng (n) trong đó có 2 loại tinh trùng có kiểu gen khác nhau.
Hoán vị gen thì 1 tế bào sẽ tạo ra 4 loại tinh trùng có kiểu gen khác nhau.

 Ở giới cái: Tế bào sinh trứng luôn chỉ tạo ra 1 tế bào trứng (n) và 3 thể định hướng (n)

2. Kết quả của quá trình giảm phân: 

Từ một tế bào mẹ có 2n nhiễm sắc thể kép tạo ra 4 tế bào con có n nhiễm sắc thể đơn.

Ở giới đực: Không có hiện tượng hoán vị gen vì 1 tế bào sinh tinh giảm phân bình thường sẽ tạo ra 4 loại tinh trùng, trong đó có 2 loại tinh trùng có 2 kiểu gen khác nhau. Nếu hoán vị gen thì 1 tế bào sinh ra 4 loại tinh trùng có kiểu gen khác nhau.

Ở giới cái: Ở giới cái có sự khác biệt, Các tế bào trứng chỉ có thể tạo ra 1 tế bào trứng và 3 thể định hướng.

3. Ý nghĩa của quá trình giảm phân: 

Sự phân li độc lập của các NST và trao đổi đoạn giúp tạo ra nhiều loại giao tử khác nhau. Qua thụ tinh tạo ra các tổ hợp gen mới, làm xuất hiện các biến dị tổ hợp → làm cho thế giới sống trở nên đa dạng và thích nghi hơn. Di truyền cho thế hệ sau các loài sinh sản hữu tính trở nên đa dạng hơn là nguồn nguyên liệu cho quá trình chọn lọc tự nhiên, giúp các loài dễ dàng thích nghi với điều kiện sống luôn thay đổi.

Các quá trình nguyên phân, giảm phân và thụ tinh đều giúp duy trì bộ nhiễm sắc thể đặc trưng cho loài.

4. Phân biệt nguyên phân và giảm phân: 

Nguyên phân và giảm phân giống nhau

Nguyên phân và giảm phân là cả hai hình thức phân chia tế bào.

Nguyên phân và giảm phân đều có một lần sao chép DNA.

– Nguyên phân và giảm phân có các kì I, kì giữa, kì II và kì cuối.

– Các nhiễm sắc thể đều trải qua những biến đổi giống nhau như: tự nhân đôi, đóng xoắn, tháo xoắn, v.v.

Màng nhân và nhân con biến mất ở pha đầu và xuất hiện ở pha cuối.

thoi phân bào biến mất ở kì cuối và xuất hiện ở kì đầu.

Diễn biến của các pha của giảm phân II tương tự như của quá trình nguyên phân

Sự khác nhau giữa nguyên phân và giảm phân

Nguyên phân xảy ra ở các tế bào sinh dục soma và nguyên thủy, trong khi quá trình giảm phân xảy ra ở các tế bào sinh dục trưởng thành.

Nguyên phân có một lần phân chia tế bào và giảm phân có hai lần phân chia.

– Lần phân bào thứ nhất không có sự bắt cặp và trao đổi chéo, còn đợt giảm phân I có sự bắt cặp và trao đổi chéo.

– Nguyên phân Các nhiễm sắc thể ở kì giữa I xếp thành 1 hàng ở xích đạo, các nhiễm sắc thể ở kì trung gian I xếp thành 2 hàng ở xích đạo.

Nguyên phân là kết quả từ một tế bào mẹ tạo ra hai tế bào con và kết quả giảm phân từ một tế bào mẹ tạo ra bốn tế bào con

– Nguyên phân số lượng NST ở tế bào con không đổi, giảm phân số lượng NST ở tế bào con giảm đi một nửa.

– Nguyên phân duy trì tính tương đồng: tế bào con có kiểu gen giống tế bào mẹ nhưng cũng giảm phân tạo biến dị tổ hợp, cơ sở cho sự đa dạng, phong phú của sinh vật, giúp sinh vật thích nghi và tiến hóa.

5. Bài tập vận dụng:

5.1. Dạng 1: Tính số tế bào con sau nguyên phân:

Nếu số lần nguyên phân của các tế bào bằng nhau:

Gọi: – a là số TB mẹ

– x là số lần nguyên phân

=> Tổng số tế bào con tạo ra = a. 2^x

Vận dụng: Bốn hợp tử của cùng một loài nguyên phân liên tiếp 4 đợt bằng nhau. Tổng số tế bào con được tạo thành là bao nhiêu?

Nếu số lần nguyên phân của các tế bào không bằng nhau:

Giả sử có a tế bào có số lần nguyên phân lần lượt là: x₁, x₂, x₃,….x_a (ĐK: nguyên dương)

=> Tổng số TB con = 2^x₁+ 2^x₂ + 2^x₃ + …+ 2^x_a

Vận dụng: Ba tế bào A, B, C có tổng số lần nguyên phân là 10 và tạo ra 36 tế bào con. Biết số lần nguyên phân của tế bào B gấp đôi số lần nguyên phân của tế bào A. Tìm số lần nguyên phân và số tế bào con tạ ra từ mỗi tế bào A, B, C.

5.2. Dạng 2:Tính số NST môi trường cung cấp và số thoi vô sắc hình thành trong nguyên phân:

Số NST môi trường cung cấp cho quá trình nguyên phân:

a. Số NST tương đương với số nguyên liệu môi trường cung cấp:

Có a tế bào (mỗi tế bào chứa 2n NST) mguyên phân x lần bằng nhau, tạo ra a.2x tế bào con

– Số NST chứa trong a tế bào mẹ là: a. 2n

– Số NST chứa trong các tế bào con là: a.2^x. 2n

Do đó, số lượng NST tương đương với số nguyên liệu môi trường cung cấp là: a.2^x. 2n – a. 2n

Vậy tổng số NST môi trường = a. 2n (2^x – 1)

b. Số lượng NST mới hoàn toàn do môi trường cung cấp là: a.2n (2^x – 1)

Vận dụng: Có 10 hợp tử của cùng một loài nguyên phân một số lần bằng nhau và đã sử dụng của môi trường nội bòa nguyên liệu tương đương với 2480 NST đơn. Trong các tế bào con được tạo thành, số NST mới hoàn toàn được tạo ra từ nguyên liệu môi trường là 2400.

– Xác định tên loài

– Tính số lần nguyên phân của mỗi hợp tử nói trên

Tính số thoi vô sắc được hình thành trong quá trình nguyên phân:

Nếu có a tế bào nguyên phân x lần bằng nhau tạo ra a.2^x tế bào con thì số thoi vô sắc được hình thành trong quá trình đó là: a.(2^x – 1)

5.3. Dạng 3: Tính thời gian nguyên phân:

Nếu tốc độ của các lần nguyên phân liên tiếp không đổi:

Một tế bào tiến hành nguyên phân x lần liên tiếp với tốc độ không đổi, thì:

Thời gian nguyên phân = thời gian 1 lần nguyên phân.

Nếu tốc độ của các lần nguyên phân liên tiếp không bằng nhau:

– Nếu tốc độ nguyên phân ở các lần giảm dần đều thì thời gian của các lần nguyên phân tăng dần đều.

– Nếu tốc độ nguyên phân ở các lần tăng dần đều thì thời gian của các lần nguyên phân giảm dần đều.

Trong 2 trường hợp trên, thời gian của các lần nguyên phân liên tiếp sẽ hình thành một dãy cấp số cộng và thời gian của cả quá trình nguyên phân là tổng các số hạng trong dãy cấp số cộng đó

Gọi: – x là số lần nguyên phân

– u₁, u₂, u₃,….u_x lần lượt là thời gian của mỗi lần nguyên phân thứ nhất, thứ 2, thứ 3…, thứ x. Thì thời gian của quá trình nguyên phân là:

Thời gian N.P= x/2 (u₁ + u_x )

Gọi d là hiệu số thời gian giữa lần nguyên phân sau với lần nguyên phân liền trước nó

– Nếu tốc độ nguyên phân giảm dần đều thì d > 0

– Nếu tốc độ nguyên phân tăng dần đều thì d < 0

Ta có thời gian N.P = x/2 [2u₁ + (x – 1) d]

Vận dụng: Theo dõi quá trình nguyên phân liên tiếp của một hợp tử có tốc độ giảm dần đều, nhận thấy thời gian nguyên phân của lần nguyên phân đầu tiên là 4 phút, thời gian của lần nguyên phân cuối cùng là 6,8 phút. Toàn bộ thời gian của quá trình nguyên phân là 43,2 phút. Xác định số lần nguyên phân và số tế bào con được tạo ra.