Sinh sản tế bào - Nguyễn Khoa Lân

MỞ ĐẦU: Ta thấy một chu kì của tế bào gồm 2 thời kì: thời kì sinh trưởng và thời kì sinh sản. Sau khi trải qua một thời gian dài để chuẩn bị đẩy đủ mọi cơ sở vật chất ở thời kì sinh trưởng thì tế bào bước vào thời kì sinh sản, đây là một giai đoạn chỉ chiếm 10% thời gian của chu kì nhưng giai đoạn này có vai trò rất quan trọng, góp phần duy trì nòi giống của mình. Ở sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thực thì có nhiều hình thức sinh sản khác nhau. Vậy sự khác nhau ở mỗi loài sinh vật cũng như mỗi hình thức đó là gì? NỘI DUNG I II III IV Phân bào ở tế bào nhân sơ và tế bào nhân chuẩn. Phân bào nguyên nhiễm. Phân bào giảm nhiễm (giảm phân) So sánh quá trình phân bào nguyên nhiễm và quá trình phân bào giảm nhiễm V Kết luận I: Phân bào ở tế bào nhân sơ và tế bào nhân chuẩn. 1.1 Phân đôi ở tế bào nhân sơ. Tế bào nhân sơ chưa có nhân,chúng phân bào bằng cách phân đôi trực tiếp. Ví dụ: vi khuẩn phân bào bằng cách phân đôi trực tiếp + Khi hấp thụ và đồng hóa chất dinh dưỡng, tế bào vi khuẩn tăng kích thước do sinh khối tăng và dẫn đến sự phân chia. + Ở giai đoạn này màng sinh chất gấp nếp ( gọi là mezoxom ) + Vòng ADN của vi khuẩn sẽ lấy các nếp gấp trên màng sinh chất làm điểm tựa dính vào lúc đó phân tử AND sẻ nhân đôi và chia đôi bám vào mezoxom đồng thời với sự chia đôi tế bào chất thành hai tế bào con. + Mỗi chu kỳ sinh trưởng và sinh sản kéo dài khoảng 20-40 phút. I: Phân bào ở tế bào nhân sơ và tế bào nhân chuẩn. - Một số vi khuẩn sinh sản bằng: . + Ngoại bào tử (bào tử được hình thành bên ngoài tế bào sinh dưỡng) như vi sinh vật sinh dưỡng mêtan (Methylosinus) hay bằng bào tử đốt +Vi khuẩn quang dưỡng màu tím (Rhodomicrobium vannielii) : phân nhánh và nẩy chồi. Tất cả các bào tử sinh sản đều chỉ có các lớp màng, không có vỏ và không tìm thấy hợp chất canxiđipicôlinat Hình 2: Nảy chồi ở vi khuẩn 1.2 Phân bào ở tế bào nhân chuẩn I: Phân bào ở tế bào nhân sơ và tế bào nhân chuẩn. -Tế bào nhân chuẩn có nhân chứa nhiễm sắc thế, NST có cấu trúc phức tạp: AND liên kết với protein histon tạo thành các sợi nhiễm săc (chromonema), mỗi sợi NST chứa một phân tử AND xoắn kép dạng thẳng. - Trạng thái NST: + Trong gian kỳ các sợi NST ở trạng thái giãn xoắn được gọi là chất nhiễm sắc (chromatine). + Khi phân bào chúng ở trạng thái xoắn và co ngắn lại tạo thành các thể có hình dạng nhất định được gọi là NST (chromaosome). + Đặc trưng: phân bào có tơ (hình thành thoi phân bào). + Có các hình thức phân bào: Phân bào nguyên nhiễm (nguyên phân-mistosis) Phân bào giảm nhiễm (giảm phân-meiosis ) Ngoài ra còn có các dạng biến thể của nguyên phân: Vì NST có cấu trúc phức tạp ,nằm trong nhân có màng nhân, nên đối với tế bào nhân chuẩn phương thức phân bào diễn ra phức tạp và đòi hỏi phải có bộ máy phân bào (thòi phân bào). I: Phân bào ở tế bào nhân sơ và tế bào nhân chuẩn. + Phân bào trực phân (amitosis) đặc trưng cho các tế bào biệt hóa cao, các tế bào bệnh lý, các tế bào bị tác hại đang đi vào quá trình thoái hóa: nhân được phân đôi 1 cách đơn giản, không xuất hiện NST và thoi phân bào (vì vậy còn gọi là phân bào không tơ –amitosis); nhiều khi phân thành 2 nửa không đều nhau, hoặc phân thành nhiều mảnh,mọc chồi + Phân bào nội phân (endomitosis) : AND và NST được nhân đôi nhưng không phân chia về các tế bào con mà ở lại trong tế bào, dẫn đến tạo thành tế bào đa bội(pelyploide) có số NST tăng cao nhiều lần. II. Phân bào nguyên nhiễm. 2.1.Khái niệm. - Nguyên phân là quá trình phân chia của tế bào trong đó nhiễm sắc thể nằm trong nhân tế bào được chia ra làm hai phần giống nhau và giống về số lượng và thành phần của nhiễm sắc thể trong tế bào mẹ. 2.2. Đặc điểm của phân bào nguyên nhiễm. - Phân bào nguyên nhiễm là dạng phân bào phổ biến ở Eucaryota. - Kết quả của phân bào hình thành hai tế bào con có chứa số lượng NST giữ nguyên như tế bào mẹ. - Xuất hiện NST và phân chia NST về 2 tế bào con - Xuất hiện trong tế bào chất bộ máy phân bào, tức là thoi phân bào, có vai trò hướng dẫn NST con di chuyển về hai cực của tế bào. - Trong tiến trình phân bào, màng nhân và hạch nhân biến mất và lại được tái tạo ở hai tế bào con. II. Phân bào nguyên nhiễm. sự phân chia nhân 2.3: Các kỳ của phân bào nguyên nhiễm gồm : 5 kì liên tiếp: II. Phân bào nguyên nhiễm. II. Phân bào nguyên nhiễm. 2.3.1: KỲ ĐẦU: kỳ này được tiếp theo pha G2 của gian kỳ bao gồm các hiện tượng như: Sự hình thành NST: + chất nhiễm sắc ở gian kì bao gồm các nhiễm sắc thể đã được nhân đôi ở pha S tạo thành hai nhiễm sắc tử chị em đính với nhau ở trung tiết, trở nên co xoắn cực đại. - Màng nhân hạch nhân: + Màng nhân đứt ra thành nhiều đoạn và biến thành các bóng không bào bé phân tán trong tế bào chất. + Hạch nhân giảm thể tích, phân rã và biến mất. - Hình thành bộ máy phân bào: + Động vật: có 2 trung tử và vùng quanh trung tử, vào thời gian đầu của trung kỳ, trung tử phân chia thanh đôi, hai trung tử con đi về hai cực của tế bào, giữa các trung tử ở hai cực có một thoi vô sắc nối nhau lại. + Thực vật: không có trung tử, có cùng đậm đặc tương tự vùng quanh trung tử. - Thời sống của kỳ đầu là trong 10 đến 15 phút. II. Phân bào nguyên nhiễm. 2.3.2: KỲ GIỮA: - Bắt đầu khi màng nhân tiêu biến thành các bong nhỏ phân tán trong tế bào chất quanh thoi phân bào. - Khoảng thời gian mà NST nằm trên mặt phẳng xích đạo chính là kỳ giữa. -  Nhiễm sắc thể tập trung lại ở giữa tế bào trên mặt phẳng vuông góc với thoi vô sắc, gọi là mặt phẳng xích đạo. - Tâm động của mỗi nhiễm sắc thể gắn vào sợi tơ vô sắc ở mặt phẳng xích đạo, còn các nhiểm sắc tử (hay chromatic) nằm hướng ít nhiều theo các sợi tơ vô sắc về phía hai cực tế bào. - Thời gian sống của kỳ giữa là từ 25 - 30 phút. II. Phân bào nguyên nhiễm. 2.3.4: KỲ SAU. Đặc điểm: sự tách đôi của 2 nhiễm sắc tử chị e khỏi nhau do sự tách rời của 2 tâm động và trở thành NST con độc lập. Sau khi xếp dọc theo mặt phẳng xích đạo, các thể nhiễm sắc bắt đầu phân tán theo hướng đi về hai cực. - Thời gian từ lúc phân tán đến lúc về đến cực là từ 3 đến 15 phút. 2.3.5: KỲ CUỐI. NST con di chuyển đến hai cực, giản xoắn, dài ra và biến dạng thành chất nhiễm sắc. Thoi phân bào biến mất đồng thời hình thành màng nhân bao quanh chất nhiễm sắc, hạch nhân được tái tạo và hai nhân con được hình thành trong tế bào chất. Thời gian từ 20m đến 25 phút II. Phân bào nguyên nhiễm. 2.4: Phân chia tế bào chất. .Bắt đầu từ cuối kỳ sau hoặc đầu kỳ cuối và diễn ra suốt kỳ cuối. 2.4.1: Sự phân chia tế bào ở tế bào động vật: - Bắt đầu bởi sự hình thành eo thắt. - Sự hình thành eo thắt và lõm sâu của eo tiến tới cắt đôi tế bào chất là do sự hình thành một vòng co rút ở vùng xích đạo được cấu tạo bởi vi sợi actin. - Khi vòng sợi actin co rút kéo theo phần màng sinh chất lõm thắt vào trung tâm, và khi phân màng nối lại với nhau thì phần tế bào chất sẽ phân thành hai nữa, mỗi nữa chứa một nhân con. II. Phân bào nguyên nhiễm. 2.4.2: Sự phân tế bào chất ở tế bào thực vật: -Do tế bào thực vật được cấu tạo bởi thành xenlulozo làm cho tế bào không vận động được nên sự phân tế bào chất khác với tế bào động vật. - Đầu tiên xuất hiện một vách ngang ở trung tâm xích đạo, vách ngang phát triển ra đến vùng ngoại vi cho đến khi liên kết với vách tế bào và như vậy tách tế bào chất thành hai nữa chứa nhân con. - Trên vách ngang phân tách hai tế bào con phát triển hệ thống cầu nối tế bào chất tạo nên cấu trúc plasmodesma đặc trưng cho tế bào thực vật. II. Phân bào nguyên nhiễm. 2.5: Ý nghĩa của quá trình nguyên phân. - Là phương thức sinh sản của tế bào và những sinh vật đơn bào nhân thực. - Duy trì sự ổn định bộ NST của loài qua các thế hệ tế bào trong quá trình phát triển cá thể. - Tạo điều kiện cho sự thay thế các tế bào, tạo nên sự sinh trưởng và phát triển của cơ thể. - Duy trì bảo vệ được các nguồn gen quý hiếm. 2.6: Ứng dụng: - Trong nông nghiệp: Cơ sở của các phương pháp giâm, chiết, ghép cành. Hình1;2: nhân giống cây bonsai bằng chiết cành. nhân giống hoa hồng bằng cách chiết cành II. Phân bào nguyên nhiễm. - Trong y học: Hiểu bản chất của nguyên phân các nhà khoa học đã ứng dụng vào kĩ thuật nuôi cấy mô, thụ tinh nhân tạo. Hình 3: Giống bạch đàn GLGU9, GLSE9, GLU4 nhập từ Trung Quốc được nhân nhanh bằng công nghệ nuôi cấy mô tế bào thực vật tại Trung tâm Khoa học và Sản xuất lâm - nông nghiệp Quảng Ninh. II. Phân bào nguyên nhiễm. - Trong Nông nghiệp: Nuôi cấy mô và tế bào thực vật trong ống nghiệm đã có hiệu quả lớn như:nhân nhanh các giống tốt, nhân giống sạch virut góp phần chọn tạo dòng tế bào thực vật có khả năng chống sâu bệnh. Hình 4: Trung tâm Nghiên cứu Ứng dụng KH&CN Hải Phòng đã chuyển giao cho HTX Nông nghiệp Việt Tiến 3 tấn củ giống khoai tây Sinora cấp nguyên chủng sạch bệnh có nguồn gốc từ nuôi cấy mô tế bào thực vật và quy trình kỹ thuật sản xuất củ giống khoai tây Sinora cấp xác nhận. III. Phân bào giảm nhiễm (giảm phân). 3.1. Khái niệm. Phân bào giảm nhiễm là hình thức phân bào xảy ra ở tế bào sinh dục chín, gồm: - 2 lần phân bào liên tiếp nhưng chỉ có một lần nhiễm sắc thể nhân đôi. -Từ một tế bào mẹ giảm phân cho 4 tế bào con với số lượng nhiễm sắc thê giảm đi một nữa. 3.2. Sinh sản vô tính và sinh sản hữu tính. 3.2.1 Sinh sản vô tính. - Là hình thức sinh sản đơn giản, cho phép tăng nhanh số lượng cá thể trong môi trường sống nhất định, nhưng đặc tính di truyền không thay đổi qua từng thế hệ. - Đặc trưng cho các vi khuẩn, các động vật đơn bào, nhiều loài thực vật và động vật. - Hình thức tuy đa dạng: phân đôi, nảy chồi, tái sinh từ các bộ phận cơ thể.... nhưng đều có cơ sở là hiện tượng phân bào nguyên nhiễm. - Trong cơ thể đa bào như thực vật và động vật, các mô tăng trưởng và đổi mới nhờ sự sinh sản vô tính của tế bào. Ví dụ: Sự sinh đôi cùng trứng ở người có thể xem là một hình thức sinh sản vô tính. III. Phân bào giảm nhiễm (giảm phân). 3.2.2. Sinh sản hữu tính. -Ở các loài sinh sản hữu tính cơ chế chủ yếu để duy trì tính đặc trưng của loài chính là quá trình giảm phân và thụ tinh. - Quá trình giảm phân tạo ra các giao tử có số lượng nhiễm sắc thể giảm đi một nữa. - Quá trình thụ tinh là quá trình kết hợp hai giao tử n để tạo thành bộ NST đặc trưng của loài với hợp tử 2n. III. Phân bào giảm nhiễm (giảm phân). 2.3. Đặc điểm của phân bào giảm nhiễm. - Qua phân bào giảm nhiễm, các tế bào con có số lượng thể nhiễm sắc giảm đi ½ so với tế bào mẹ. - Gồm 2 lần phân bào. 2.3.1. Phân bào giảm nhiễm I: - Được xem là lần phân bào giảm nhiễm thực thụ. - Có thời gian kéo dài và rất phức tạp đặc biệt là kì đầu. Kì đầu: được chia thành 5 giai đoạn tùy theo tập tính của NST. Giai đoạn bó hoa. Giai đoạn tiếp hợp Giai đoạn trao đổi chéo Giai đoạn sợi đôi Giai đoạn sợi xoắn Các NST tách khỏi màng nhân. Màng nhân hạch nhân biến mất. Kỳ đầu I kết thúc. Các NST tách khỏi màng nhân. Màng nhân hạch nhân biến mất. Kỳ đầu I kết thúc. III. Phân bào giảm nhiễm (giảm phân). Kỳ giữa I: Các NST kép tập trung ở mặt phẳng xích đạo và xếp thành hai hàng, thoi vô sắc bắt đầu xuất hiện. Kỳ sau I: Mỗi NST kép của từng cặp tách rồi nhau, trượt theo thoi vô sắc về hai cực của tế bào. III. Phân bào giảm nhiễm Kỳ cuối I: Ở mỗi cực của tế bào có số lượng nhiễm sắc thể bằng một phần 2 số lượng nhiễm sắc thể ban đầu. Đồng thời phiến tế bào được hình thành phân cách tế bào mẹ thành hai tế bào con. Kỳ cuối thường không diễn ra trọn vẹn: nhân của tế bào chưa hình thành và chuyển luôn lần phân chia II. III. Phân bào giảm nhiễm 2.3.2.Phân bào giảm nhiễm II : Tiếp tục xảy ra ngay sau khi kỳ cuối của giảm phân I. Hai TB con trải qua kì chuyển tiếp rất ngắn, không có sự nhân đôi AND và NST rồi chuyển sang phân bào II. Trải qua các kỳ: kỳ đầu II, kỳ giữa II, kỳ sau II, kỳ cuối II và phân tế bào chất thành 2 tế bào mang NST đơn bội. Lần phân bào này bản chất giống sự phân bào nguyên phân, nhưng kỳ đầu của lần phân chia thứ 2 trùng với kỳ cuối của lần phân chia 1. (Vì trong mỗi tế bào con mới sinh ra đã có n nhiễm sắc sẽ tách đôi thành hai cromatit) và các kỳ tiếp theo xảy ra giống như sự phân bào nguyên nhiễm. Kết quả: Sau hai lần phân bào giảm nhiễm từ một tế bào mẹ 2n kép đã tạo nên 4 tế bào chứa số lượng NST đơn bội n, tức là các giao tử. III. Phân bào giảm nhiễm 2.4. Ý nghĩa. 2.4.1. Về mặt di truyền. - Nhờ giảm phân mà giao tử được hình thành mang bộ NST đơn bội (n) và qua thụ tinh giữa giao tử đực và cái mà bộ NST lưỡng bội (2n) đươc phục hồi. - Nếu không có giảm phân thì cứ sau mỗi lần thụ tinh bộ NST của loài lại tăng gấp đôi về số lượng. - Như vậy nhờ có giảm phân, nguyên phân và thụ tinh đã đảm bảo sự duy trì ổn định bộ NST 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 thế hệ. III. Phân bào giảm nhiễm 2.4 2 Về mặt biến dị. Sự phân ly độc lập và trao đổi chéo của các cặp NST tương đồng trong giảm phân đã tạo ra nhiều loại giao tử khác nhau về nguồn gốc, cấu trúc NST cùng với sự kết hợp ngẫu nhiên của các giao tử qua thụ tinh đã tạo ra hợp tử mang tổ hợp NST khác nhau. Đây là cơ sở tế bào học để giải thích nguyên nhân tạo ra sự đa dạng về kiểu gen và kiểu hình tạo ra nguồn biến dị phong phú. 2.5. Ứng dụng. Trên cơ sở của giảm phân chọn giống vật nuôi và cây trồng: Chọn các giống thuần dựa trên nguồn biến dị tổ hợp hay tạo giống có ưu thế lai IV. So sánh quá trình phân bào nguyên nhiễm và quá trình phân bào giảm nhiễm. Giống nhau: Đều có bộ máy phân bào là thoi phân bào. Đều trải qua quá trình phân chia nhân và phân chia tế bào chất. Đều góp phần đảm bảo sự duy trì ổn định bộ NST 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 thế hệ. IV. So sánh quá trình phân bào nguyên nhiễm và quá trình phân bào giảm nhiễm. Khác nhau: V. Kết luận: Sự phân bào gồm các hình thức chính sau: + Phân đôi (phân bào trực tiếp) là hình thức phân bào không có thoi phân bào, đa số phổ biến ở sinh vật prokaryote. + Gián phân là hình thức phân bào có thoi phân bào, đa số phổ biến ở sinh vật eukaryote. Gồm 2 hình thức: nguyên phân và giảm phân. Nguyên phân: Diễn ra sự phân chia nhân và phân chia tế bào chất, nó trải qua 4 kỳ: kỳ đầu, kỳ giữa, kỳ sau, kỳ cuối. V. KẾT LUẬN V. KẾT LUẬN Sự phân chia tế bào chất: + Động vật bằng cách hình thành eo thắt. + Thực vật bằng cách hình thành vách ngăn. Kết quả: tạo ra 2 tế bào con có bộ NST giống như tế bào mẹ (2n). V. KẾT LUẬN Giảm phân: Là cơ chế hình thành tế bào sinh dục, qua 2 lần giảm phân liên tiếp V. KẾT LUẬN Click to edit company slogan . www.themegallery.com www.themegallery.com