Tài liệu ôn thi HSG môn Sinh học lớp 10 - Chuyên đề 5: Chu kì tế bào

TÀI LIỆU ÔN THI HỌC SINH GIỎI - LỚP 10 LƯU HÀNH NỘI BỘ

PAGE \* MERGEFORMAT 5

CHUYÊN ĐỀ 5: CHU KỲ TẾ BÀO

I. KHÁI NIỆM:

1. Định nghĩa: Là khoảng thời gian giữa 2 lần phân bào, bao gồm kì trung gian và quá trình nguyên phân.

* Các hình thức phân bào:

Sự phân bào gồm các hình thức sau:

- Phân đôi (phân bào trực tiếp) là hình thức phân bào không có tơ hay không có thoi phân bào.

+ Là hình thức phân bào ở tế bào nhân sơ.

+ Là hình thức sinh sản vô tính ở vi khuẩn.

+ Diễn ra theo một số cách, trong đó phổ biến nhất là cách nhân đôi (tạo vách ngăn ở giữa chia tế bào mẹ thành hai tế bào con).

- Gián phân: Là hình thức phân bào có tơ hay có thoi phân bào. Gồm: Nguyên phân và giảm phân.

2. Đặc điểm:

- Tốc độ phân chia tế bào ở các mô, cơ quan bộ phận khác nhau là khác nhau.

- Được điều khiển đảm bảo sự sinh trưởng và phát triển bình thường của cơ thể.

- Thời gian của chu kì tế bào phụ thuộc vào từng loại tế bào trong cơ thể và tùy thuộc vào từng loài.

VD: Chu kì của các tế bào ở giai đoạn sớm của phôi chỉ 15 – 20 phút, trong khi đó tế bào ruột cứ một ngày phân bào 2 lần, tế bào gan phân bào 2 lần trong một năm, còn tế bào thần kinh ở cơ thể người trưởng thành hầu như không phân bào.

II. QUÁ TRÌNH

Chu kì tế bào gồm 5 kì, chia thành hai giai đoạn:

1. Giai đoạn chuẩn bị (Kỳ trung gian): Với 3 pha:

a. Pha G1: Là thời kì sinh trưởng chủ yếu của tế bào.

- Diễn biến:

+ Gia tăng của tế bào chất, hình thành thêm các bào quan khác nhau, phân hoá về cấu trúc và chức năng của tế bào (tổng hợp các protein) và chuẩn bị các tiền chất, các điều kiện cho sự tổng hợp ADN.

- Thời gian: Tuỳ thuộc vào chức năng sinh lí của tế bào. VD: Ở tế bào phôi rất ngắn, còn ở tế bào thần kinh kéo dài suốt đời sống cơ thể.

- Kết quả: Vào cuối pha G1 có một thời điểm được gọi là điểm kiểm soát (điểm R). Nếu tế bào vượt qua điểm R mới tiếp tục đi vào pha S và diễn ra nguyên phân. Nếu không vượt qua điểm R, tế bào đi vào quá trình biệt hoá.

b. Pha S:

- Diễn biến:

+ ADN nhân đôi → NST nhân đôi.

+ Trung tử nhân đôi → có vai trò đối với sự hình thành thoi phân bào sau này.

+ Tổng hợp nhiều hợp chất cao phân tử, các hợp chất giàu năng lượng.

- Kết quả: Nhiễm sắc thể từ thể đơn chuyển sang thể kép gồm hai sợi cromatit hay nhiễm sắc tử chị em giống hệt nhau đính với nhau ở tâm động.

c. Pha G2:

- Diễn biến:

+ Tổng hợp tất cả những gì còn lại cho quá trình phân bào. Trong đó đặc biệt là tổng hợp protein chuẩn bị cho sự hình thành thoi phân bào.

+ Nhiễm sắc thể giữ nguyên trạng thái như ở cuối pha S.

- Kết quả: Sau pha G2, tế bào diễn ra quá trình nguyên phân.

2. Giai đoạn phân chia tế bào (Nguyên phân): Gồm:

a. Phân chia nhân:

Các kìĐặc điểmKì đầu

(kì trước)- NST bắt đầu co xoắn, màng nhân, nhân con dần dần biến mất.

- Thoi phân bào dần xuất hiện.

- Ở thực vật bậc cao không thấy trung tử nhưng nó vẫn có vùng đặc trách hình thành thoi phân bào. Kì giữaCác NST co xoắn cực đại tập trung thành một hàng ở mặt phẳng xích đạo và có hình dạng đặc trưng, quan sát rõ nhất.Kì sauCác NS tử tách nhau ở tâm động và được dây tơ vô sắc kéo về 2 cực của TB. Kì cuốiNST dãn xoắn, màng nhân, nhân con xuất hiện. b. Phân chia tế bào chất:

- Tế bào động vật: Màng TB thắt lại ở vị mặt phẳng xích đạo từ ngoài vào trong.

- Tế bào thực vật: Hình thành vách ngăn Xenlulozo ở mặt phẳng xích đạo từ trong ra ngoài chia tế bào mẹ.

Kết quả: Từ 1 tế bào mẹ → Hình thành nên 2 tế bào con giống nhau và giống hệt tế bào mẹ.

III. Ý NGHĨA

1. Ý nghĩa lý luận:

*Ở sinh vật nhân thực đơn bào: là cơ chế sinh sản.

*Ở sinh vật nhân thực đa bào:

- Làm tăng số lượng TB giúp cơ thể sinh trưởng và phát triển

- Giúp cơ thể tái sinh các mô hay TB bị tổn thương.

- Là phương thức truyền đạt và ổn định bộ NST 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 sản sinh dưỡng.

2. Ý nghĩa thực tiễn:

- Giâm, chiết, ghép cành…

- Nuôi cấy mô, cấy truyền phôi, nhân bản vô tính có hiệu quả cao → tạo ra số lượng giống lớn trong thời gian ngắn với độ đồng đều cao.

GIẢM PHÂN

I. QUÁ TRÌNH

Là hình thức phân bào diễn ra ở tế bào sinh dục chín. Gồm 1 giai đoạn chuẩn bị (kì trung gian) và 2 lần phân bào liên tiếp.

1. Giai đoạn chuẩn bị (kì trung gian): Giống như nguyên phân.

- Thời gian: Chiếm phần lớn và khác nhau giữa các loài.

- Diễn biến: NST đơn nhân đôi thành NST kép, gồm 2 cromatit dính với nhau qua tâm động. Tổng hợp các chất → Kích thước tế bào tăng.

- Kết quả: Tế bào chứa bộ NST 2n kép.

2. Hai lần phân bào:

a. Giảm phân I

*Kỳ đầu I:

- Đầu kỳ: Các NST bắt đôi với nhau theo từng cặp tương đồng và sau khi tiếp hợp chúng dần co xoắn lại.

- Giữa kỳ: Thoi phân bào hình thành, NST kép đính với thoi phân bào ở tâm động. Có thể xảy ra hiện tượng trao đổi các đoạn cromatit của cặp NST tương đồng kép.

- Cuối kỳ: Màng nhân và nhân con biến mất.

Chú ý: Kì đầu I chiếm phần lớn thời gian giảm phân. Tùy từng loài, Kì đầu 1 có thể kéo dài vài ngày hoặc thậm trí vài chục năm như ở người.

*Kỳ giữa I:

- Các cặp NST kép tương đồng co xoắn cực đại.

- Các cặp NST kép tương đồng sắp xếp thành hai hàng trên mặt phẳng xích đạo của thoi tơ vô sắc.

*Kỳ sau I:

Mỗi NST kép trong cặp NST tương đồng di chuyển theo dây tơ vô sắc về mỗi cực của tế bào.

*Kỳ cuối I:

- Tại mỗi cực, các NST kép dần dần dãn xoắn, màng nhân và nhân co dần xuất hiện.

- Thoi vô sắc tiêu biến.

- Màng tế bào thắt lại ở giữa hình thành nên 2 tế bào con có bộ NST kép giảm đi một nửa (n kép).

 Kết quả: Phân chia thành hai tế bào con có n NST kép.

b. Giảm phân II. Diễn biến như quá trình nguyên phân.

Các kìĐặc điểmKì đầu II- Màng nhân, nhân con dần dần biến mất.

- Thoi phân bào dần xuất hiện.

- Ở thực vật bậc cao không thấy trung tử nhưng nó vẫn có vùng đặc trách hình thành thoi. Kì giữa IICác NST tập trung thành một hàng ở mặt phẳng xích đạo và có hình dạng đặc trưng, quan sát rõ nhất. Kì sau IICác NS tử tách nhau ở tâm động và được dây tơ vô sắc kéo về 2 cực của TB. Kì cuối IINST dãn xoắn, màng nhân, nhân con xuất hiện.  Kết quả: Từ 1 tế bào con phân chia thành 4 tế bào con có n NST đơn.

II. Ý NGHĨA

- Trong phát sinh giao tử:

+ Tế bào sinh giao tử đực → 4 tb con → 4 giao tử đực

+ Tế bào sinh giao tử cái → 4 tb con → 1 giao tử cái + 3 thể cực (Thể định hướng)

- Cùng với quá trình thụ tinh tạo ra vô số biến dị tổ hợp, là nguồn nguyên liệu cho quá trình tiến hoá và chọn giống.

- NP, GP và TT góp phần duy trì bộ NST đặc trưng cho loài.

NGUYÊN PHÂN

GIẢM PHÂN

MỘT SỐ CÂU HỎI ÔN TẬP

1. Mô tả ngắn gọn về hoạt động của tế bào trong kỳ trung gian ?

2. Tại sao ở kỳ đầu của nguyên phân, NST lại co xoắn trước rồi màng nhân mới dần tan biến?

3. Vẽ hình minh hoạ sự biến đổi hình thái NST qua các kỳ của quá trình nguyên phân ?

4. Cơ chế nào đảm bảo cho bộ NST được ổn định qua quá trình nguyên phân?

- NST nhân đôi ở kì trung gian tạo thành NST kép gồm 2 cromatit đính với nhau ở tâm động.

- NST phân

5. So sánh phân chia tế bào chất ở thực vật và động vật ?

6. So sánh nguyên phân và giảm phân ?

7. Cơ chế nào đảm bảo cho bộ NST giảm đi một nửa qua quá trình giảm phân ?

8. So sánh quá trình tạo trứng và quá trình tạo tinh trùng ?

9. Sau quá trình giảm phân từ một tế bào mẹ tạo thành 4 tế bào con có hoàn toàn giống nhau không ?

10. Trình bày cơ chế ổn định bộ NST qua các thế hệ cơ thể ở những loài sinh sản hữu tính, giao phối ?

11. Mô tả ngắn gọn tại sao 3 quá trình khác nhau đã xảy ra trong vòng đời hữu tính lại làm tăng tính đa dạng di truyền của thế hệ sau ?

12. Muốn gây ĐB gen trên tế bào thì sử dụng các tác nhân gây đột biến tác động vào giai đoạn nào của chu kỳ tế bào ?

13. Muốn gây dột biến số lượng NST trên tế bào thì sử dụng các tác nhân gây ĐB tác động vào giai đoạn nào của chu kỳ tế bào sẽ đạt hiệu quả cao nhất ?

14. VK có thể phân bào với quy mô nhanh hơn tế bào nhân thực. Một số VK có thể phân chia 20 phút một lần, trong khi thời gian tối thiểu mà các tế bào nhân thực trong 1 phôi phát triển nhanh nhất cần phân bào cũng mất khoảng 1h một lần. Thử nêu ra một lý do để giải thích xem tại sao VK lại có thể phân chia nhanh hơn các tế bào nhân chuẩn khác ?

15. Ở ruồi giấm 2n=8. Hàm lượng ADN trong tế bào sinh dưỡng là 2pg. Hãy:

a. Vẽ đồ thị biểu diễn sự biến đổi hàm lượng ADN qua các pha của quá trình nguyên phân, giảm phân?

b. Vẽ đồ thị biểu diễn sự biến đổi số lượng NST qua các pha của quá trình nguyên phân ?

16. Ở đậu Hà Lan 2n=14. Một tế bào đậu Hà Lan trải qua 5 lần nguyên phân.

a. Tính số tế bào con tạo thành ?

b. Tính số NST đơn mà môi trường đã cung cấp cho quá trình nguyên phân đó ?

17. Ở thỏ 2n=44. Có 10 tế bào sinh dục sơ khai trong cơ quan sinh sản của thỏ đực nguyên phân 7 lần. Các tế bào tạo ra đều trở thành các tế bào sinh tinh, giảm phân cho ra các tinh trùng. Các tinh trung tạo thành đều tham gia thụ tinh tạo thành hợp tử với hiệu suất thụ tinh là 0. 3125%.

a. Hãy tính số NST đơn mà môi trường tế bào cung cấp cho quá trình nguyên phân nói trên ?

b. Tính số lượng NST đơn mà môi trường tế bào cung cấp cho quá trình giảm phân tạo tinh trùng nói trên ?

c. Tính số hợp tử được tạo thành. Tính số tế bào sinh trứng tham gia hình thành trứng nói trên. Biết rằng hiệu suất thụ tinh của trứng là 50%.

d. Tính số lượng NST đơn mà môi trường nội bào cung cấp cho quá trình hình thành trứng nói trên. Tính số NST có trong các thể định hướng tạo thành ?

18. Ở mèo 2n=38. Tổng số tế bào sinh trứng và tinh trùng là 320. Tổng số NST đơn trong các tinh trùng tạo ra nhiều hơn trứng 18240. Các trứng tạo ra đều được thụ tinh. Nếu các tế bào sinh tinh và sinh trứng đều được tạo ra từ một tế bào sinh dục sơ khai thì mỗi loại tế bào trải qua mấy đợt nguyên phân ? Tính hiệu suất thụ tinh của tinh trùng ?

19. Các tế bào hồng cầu đảm trách chở oxy tới các mô của cơ thể chỉ sống khoảng 120 ngày. Các tế bào hồng cầu thay thế được sản xuất ra trong tuỷ xương. Phải mất bao nhiêu lần phân bào trong một giây ở tuỷ xương để thay thế đủ các tế bào hồng cầu ? Sau đây là một số thông tin cơ sở để tìm câu trả lời: Có khoảng 5 triệu tế bào hồng cầu/m3 máu. Người trưởng thành trung bình có khoảng 5l máu (5000cm3).

20. La là con lai của ngựa cái và lừa đực . Tinh trùng lừa chứa 31 NST và trứng của ngựa chứa 32 NST nên hợp tử chứa 63 NST và phát triển bình thường. Tổ hợp bộ NST trong nguyên phân không thành vấn đề và con la đã tổ hợp một số đặc tính tốt của loài ngựa và lừa. Tuy nhiên các con la lại vô sinh, giảm phân không thể xảy ra một cách bình thường trong tinh hoàn hay buồng trứng của chúng.

Giải thích vì sao nguyên phân vẫn xảy ra bình thường trong các tế bào của con la nhưng lại không giảm phân được ?