Bài học

Ôn tập: Nhiễm sắc thể và phân bào

Mục tiêu bài học

Sau bài ôn tập, em vận dụng tổng hợp kiến thức về nhiễm sắc thể, nguyên phân, giảm phân và cơ sở tế bào học của di truyền để giải các bài tập tổng hợp nhiều phần, đúng dạng đề kiểm tra cuối chương và đề tuyển sinh lớp 10.

Kiến thức nền cần nhớ

Bài ôn tập này không dạy nội dung mới — nó chỉ tái sử dụng và kết hợp năm bài trước trong cùng khoá (same-grade bridge): cấu trúc và số lượng NST, nguyên phân, giảm phân, giảm phân giải thích quy luật Mendel, và so sánh hai kiểu phân chia.

Khởi động

Một tế bào sinh dưỡng người (2n = 46) và một tế bào sinh dục chín cùng bắt đầu phân chia — một theo nguyên phân, một theo giảm phân. Nếu chỉ được cho biết SỐ NST trong tế bào con, em có suy ra ngay được tế bào nào đã trải qua kiểu phân chia nào không?

Kiến thức trọng tâm

Chương 1 đã học: NST mang gene, gồm NST đơn và NST kép (hai nhiễm sắc tử dính ở tâm động, vẫn tính là một NST); tế bào sinh dưỡng mang bộ lưỡng bội 2n theo từng cặp tương đồng, giao tử mang bộ đơn bội n; người có 2n = 46.

Chương 2 đã học: nguyên phân là một lần phân chia, NST kép hình thành ở kì trung gian, tách tâm động ở kì sau, tạo hai tế bào con mang 2n NST đơn, giống hệt nhau và giống hệt tế bào mẹ — phục vụ sinh trưởng, tái tạo mô, sinh sản vô tính.

Chương 3 đã học: giảm phân gồm hai lần phân chia liên tiếp nhưng chỉ một lần NST nhân đôi; cặp NST tương đồng phân li ở giảm phân I (giảm 2n xuống n), tâm động tách ở giảm phân II; kết quả là bốn tế bào con mang n NST đơn, khác nhau về di truyền nhờ phân li độc lập ( $2^k$ loại giao tử với k cặp gene dị hợp) và trao đổi chéo.

Chương 3 đã học: giảm phân gồm hai lần phân chia liên tiếp nhưng chỉ một lần NST nhân đôi; cặp NST tương đồng phân li ở giảm phân I (giảm 2n xuống n), tâm động tách ở giảm phân II; kết quả là bốn tế bào con mang n NST đơn, khác nhau về di truyền nhờ phân li độc lập ($2^k$ loại giao tử với k cặp gene dị hợp) và trao đổi chéo.

Chương 4 đã học: quy luật phân li của Mendel là hệ quả của cặp NST tương đồng phân li ở giảm phân I; quy luật phân li độc lập là hệ quả của các cặp NST khác nhau xếp hàng độc lập ở kì giữa I; thụ tinh (n + n = 2n) khôi phục bộ NST lưỡng bội của loài — đây là lí do giảm phân buộc phải giảm một nửa số NST trước đó.

Chương 5 đã học: nguyên phân và giảm phân khác nhau ở sáu tiêu chí — mục đích, số lần phân chia, số tế bào con, bộ NST tế bào con, tính di truyền so với tế bào mẹ, và nơi xảy ra. Toàn bộ chuỗi sự kiện của khoá này khép thành một vòng khép kín: NST tồn tại theo cặp tương đồng (2n) → nguyên phân giữ nguyên 2n để cơ thể lớn lên → giảm phân giảm còn n để tạo giao tử → thụ tinh cộng n với n khôi phục lại 2n → hợp tử 2n lại nguyên phân liên tiếp để phát triển thành cơ thể mới, khép lại đúng ở điểm xuất phát.

Đây là bức tranh đầy đủ nối liền cả năm chương đã học, không thêm cơ chế nào mới.

Áp dụng đúng công thức

2^k

đã học ở Chương 3: số loại giao tử tăng rất nhanh khi số cặp gene dị hợp k tăng — đây là nguồn biến dị tổ hợp khổng lồ mà giảm phân tạo ra.Áp dụng đúng công thức $2^k$ đã học ở Chương 3: số loại giao tử tăng rất nhanh khi số cặp gene dị hợp k tăng — đây là nguồn biến dị tổ hợp khổng lồ mà giảm phân tạo ra.

Ví dụ

Bài tập tổng hợp: từ bộ NST đến số lượng tế bào con

1
Một tế bào sinh dưỡng ruồi giấm có 2n = 8. Tính số NST và trạng thái NST (đơn hay kép) ở kì giữa nguyên phân, và số NST ở mỗi tế bào con sau khi kết thúc nguyên phân.
2
Theo Chương 1, ruồi giấm có bộ NST lưỡng bội 2n = 8.
3
Theo Chương 2, ở kì trung gian, 8 NST đơn tự nhân đôi thành 8 NST kép — số lượng không đổi. Vậy ở kì giữa nguyên phân, tế bào có 8 NST kép. (1)
4
Từ (1), ở kì sau, mỗi NST kép tách tâm động thành hai NST đơn, tổng 16 NST đơn chia đều 8 NST đơn mỗi cực; sau kì cuối, mỗi tế bào con nhận đúng 8 NST đơn.
5
Vậy: 8 NST kép ở kì giữa; 16 NST đơn tổng ở kì sau (8 mỗi cực); mỗi tế bào con mang 2n = 8 NST đơn, giống hệt tế bào mẹ.

Ví dụ

Bài tập tổng hợp nhiều phần: NST, phân bào và quy luật Mendel (dạng đề tuyển sinh lớp 10)

1
Ở một loài thực vật, 2n = 24. Một tế bào sinh dưỡng của loài này nguyên phân liên tiếp 2 lần từ 1 tế bào ban đầu. (a) Tính tổng số tế bào con tạo ra và bộ NST mỗi tế bào con. (b) Một cây khác của loài này có kiểu gene dị hợp ở 2 cặp gene nằm trên 2 cặp NST khác nhau, giảm phân bình thường. Tính số loại giao tử khác nhau về di truyền cây này có thể tạo ra. (c) Giải thích vì sao đời con của phép thụ tinh giữa hai giao tử của loài này luôn có 2n = 24, không nhiều hơn hay ít hơn.
Ở một loài thực vật, 2n = 24. Một tế bào sinh dưỡng của loài này nguyên phân liên tiếp 2 lần từ 1 tế bào ban đầu. (a) Tính tổng số tế bào con tạo ra và bộ NST mỗi tế bào con. (b) Một cây khác của loài này có kiểu gene dị hợp ở 2 cặp gene nằm trên 2 cặp NST khác nhau, giảm phân bình thường. Tính số loại giao tử khác nhau về di truyền cây này có thể tạo ra. (c) Giải thích vì sao đời con của phép thụ tinh giữa hai giao tử của loài này luôn có 2n = 24, không nhiều hơn hay ít hơn.
2
Nguyên phân lần 1 từ 1 tế bào tạo 2 tế bào con, mỗi tế bào mang 2n = 24 NST đơn giống hệt tế bào ban đầu. Nguyên phân lần 2, MỖI tế bào trong 2 tế bào đó lại tạo thêm 2 tế bào con — tổng số tế bào con sau 2 lần liên tiếp là $2 \times 2 = 4$ tế bào, mỗi tế bào vẫn mang đúng 2n = 24 NST đơn, vì nguyên phân không làm thay đổi bộ NST. (1)
Nguyên phân lần 1 từ 1 tế bào tạo 2 tế bào con, mỗi tế bào mang 2n = 24 NST đơn giống hệt tế bào ban đầu. Nguyên phân lần 2, MỖI tế bào trong 2 tế bào đó lại tạo thêm 2 tế bào con — tổng số tế bào con sau 2 lần liên tiếp là $2 \times 2 = 4$ tế bào, mỗi tế bào vẫn mang đúng 2n = 24 NST đơn, vì nguyên phân không làm thay đổi bộ NST. (1)
3
Với 2 cặp gene dị hợp nằm trên 2 cặp NST khác nhau, ở kì giữa I hai cặp NST này xếp hàng độc lập nhau, cho $2^2 = 4$ tổ hợp phân li có thể — tức 4 loại giao tử khác nhau về di truyền, đúng công thức $2^k$ đã học ở Chương 3. (2)
Với 2 cặp gene dị hợp nằm trên 2 cặp NST khác nhau, ở kì giữa I hai cặp NST này xếp hàng độc lập nhau, cho $2^2 = 4$ tổ hợp phân li có thể — tức 4 loại giao tử khác nhau về di truyền, đúng công thức $2^k$ đã học ở Chương 3. (2)
4
Giảm phân giảm 2n = 24 xuống đúng n = 12 ở mỗi giao tử, vì cặp NST tương đồng luôn phân li thành hai nửa đều nhau ở kì sau I. Thụ tinh cộng đúng n = 12 (giao tử đực) với n = 12 (giao tử cái), khôi phục lại 2n = 24 — nếu giảm phân giảm sai số lượng hoặc thụ tinh kết hợp sai loại giao tử, bộ NST 2n của loài sẽ không ổn định qua các thế hệ.
5
Từ (1) và (2): dù nguyên phân (giữ nguyên 2n = 24 qua mọi lần chia) và giảm phân (giảm xuống n = 12, tạo nhiều tổ hợp di truyền) có cơ chế trái ngược nhau, cả hai đều phục vụ đúng vai trò của mình — nguyên phân nhân số lượng tế bào giống hệt nhau, giảm phân tạo đa dạng di truyền cho giao tử — và thụ tinh là mắt xích khôi phục lại 2n = 24 ổn định cho loài.
Từ (1) và (2): dù nguyên phân (giữ nguyên 2n = 24 qua mọi lần chia) và giảm phân (giảm xuống n = 12, tạo nhiều tổ hợp di truyền) có cơ chế trái ngược nhau, cả hai đều phục vụ đúng vai trò của mình — nguyên phân nhân số lượng tế bào giống hệt nhau, giảm phân tạo đa dạng di truyền cho giao tử — và thụ tinh là mắt xích khôi phục lại 2n = 24 ổn định cho loài.
6
Vậy: (a) 4 tế bào con, mỗi tế bào 2n = 24; (b) 4 loại giao tử khác nhau về di truyền; (c) 2n = 24 luôn được khôi phục vì giảm phân giảm đúng một nửa (n = 12) và thụ tinh cộng đúng hai giao tử n = 12 lại với nhau.

Sai lầm thường gặp

Hai nhầm lẫn cần khắc sâu trước khi kết thúc khoá học này: nghĩ nguyên phân tạo ra BỐN tế bào con (đúng ra là hai — nhầm với giảm phân), và nghĩ giảm phân tạo ra các tế bào con GIỐNG NHAU (đúng ra chúng khác nhau về di truyền — nhầm với nguyên phân). Cách kiểm tra nhanh: đếm số lần phân chia trước — một lần thì hai tế bào con, hai lần liên tiếp thì bốn tế bào con — rồi mới xét bộ NST và tính di truyền của chúng.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

Toàn bộ khoá học là một vòng khép kín: NST theo cặp tương đồng (2n) → nguyên phân giữ nguyên 2n để cơ thể lớn lên → giảm phân giảm còn n để tạo giao tử, mỗi giao tử khác nhau về di truyền → thụ tinh cộng n với n khôi phục lại 2n → hợp tử 2n lại nguyên phân để phát triển thành cơ thể mới, khép lại đúng ở điểm xuất phát.

Khoá tiếp theo trong chương trình Sinh học 9 nhìn sâu hơn vào chính nhiễm sắc thể — cấu trúc DNA bên trong nó và cách nó tự nhân đôi.