100 bài tập Giảm phân (có đáp án 2024) và cách giải

100 bài tập Giảm phân và cách giải

I. Lý thuyết

1. Giảm phân là gì?

Giảm phân gồm 2 lần phân bào liên tiếp xảy ra ở cơ quan sinh sản nhưng chỉ trải qua một lần nhân đôi ADN.

2. Giảm phân I

Giảm phân I trải qua 4 giai đoạn như sau :

- Kì đầu I : đây là giai đoạn chiếm phần lớn thời gian của nguyên phân. Ban đầu, các NST kép bắt đôi với nhau theo từng cặp tương đồng và xảy ra hiện tượng tiếp hợp. Trong quá trình tiếp hợp, các NST có thể trao đổi các đoạn crômatit cho nhau (trao đổi chéo). Sau tiếp hợp, các NST kép dần co xoắn và cuối kì này, màng nhân và nhân con dần biến mất.

- Kì đầu I : các cặp NST kép tương đồng đóng xoắn cực đại và xếp thành hai hàng trên mặt phẳng xích đạo của thoi phân bào.

- Kì sau I : mỗi NST kép trong cặp tương đồng di chuyển theo dây tơ phân bào về một cực của tế bào.

- Kì cuối I : các NST kép dần dãn xoắn, màng con và nhân con dần xuất hiện, thoi phân bào tiêu biến.

Kết quả : sau giảm phân I, từ một tế bào mẹ lưỡng bội (2n) tạo ra 2 tế bào con mang bộ NST đơn bội kép (n).

3. Giảm phân II

Giảm phân II trải qua 4 giai đoạn như nguyên phân :

- Kì đầu II : các NST kép dần co xoắn, màng nhân và nhân con dần tiêu biến, thoi phân bào dần xuất hiện.

- Kì giữa II : các NST kép co xoắn cực đại và xếp thành một hàng ở mặt phẳng xích đạo của thoi phân bào. Mỗi NST kép đính với thoi phân bào ở tâm động.

- Kì sau II : các nhiễm sắc tử tách nhau ra và di chuyển trên thoi phân bào về hai cực của tế bào.

- Kì cuối II : các NST dần dãn xoắn, màng nhân và nhân con dần xuất hiện.

Kết quả : từ một tế bào lưỡng bội ban đầu sau khi trải qua giảm phân I và giảm phân II tạo ra 4 tế bào con mang bộ NST đơn bội (n).

4. Ý nghĩa của giảm phân

- Nhờ quá trình trao đổi chéo, phân li độc lập, tổ hợp tự do của các cặp NST trong quá trình giảm phân kết hợp với quá trình thụ tinh đã tạo ra vô số các biến dị tổ hợp, tạo ra sự đa dạng di truyền đồng thời tạo ra nguyên liệu cho chọn lọc tự nhiên, giúp các loài ngày càng thích nghi với môi trường sống.

- Nhờ sự kết hợp của nguyên phân, giảm phân và thụ tinh mà bộ NST lưỡng bội của các loài sinh vật được duy trì ổn định qua các thế hệ tế bào và cơ thể.

II. Các dạng bài

Dạng 1: Xác định số NST, số cromatit , số tâm động trong một tế bào qua các kì của quá trình giảm phân

- Tương tự như nguyên phân, chúng ta cũng có thể tìm được số NST, số crômatit, số tâm động có trong tế bào qua mỗi kì của quá trình giảm phân như bảng sau:

Dạng 2 : Xác định số giao tử được sinh ra trong giảm phân

Áp dụng công thức :

- Số tinh trùng hình thành khi kết thúc giảm phân của 2^k tế bào sinh tinh trùng: 2^k.4

- Số lượng trứng hình thành khi kết thúc giảm phân của 2^k tế bào sinh trứng là: 2^k

- Số loại trứng (hoặc số loại tinh trùng) tạo ra khác nhau về nguồn gốc NST: 2ⁿ (n là số cặp NST)

Chú ý

Nếu tế bào sinh dục sơ khai nguyên phân k lần thì tế bào mẹ ban đầu tạo ra 2^k số tế bào sinh tinh/ sinh trứng được sinh ra, sau đó mới áp dụng công thức trên

Cần phân biệt tế bào sinh dục sơ khai và tế bào sinh dục chín (sinh tinh/sinh trứng)

Tế bào sinh dục sơ khai là tế bào có khả năng nguyên phân để tạo ra tế bào sinh tinh / sinh trứng; tế bào này không trực tiếp tạo ra giao tử

Tế bào sinh tinh/ sinh trứng là tế bào duy nhất có khả năng giảm phân tạo giao tử ( tinh trùng / trứng )

Mối quan hệ của chúng được biểu diễn bằng sơ đồ sau

TB sinh dục sơ khai → TB sinh tinh/trứng → Trứng/tinh trùng

- Số loại giao tử tạo ra khi có trao đổi chéo:

- Trường hợp 1: loài có n cặp NST mà mỗi cặp NST có cấu trúc khác nhau trong đó có k cặp NST mà mỗi cặp có trao đổi chéo tại một điểm với điều kiện n>k:

Số loại giao tử = 2^{n + k}

- Trường hợp 2: Loài có n cặp NST, có Q cặp NST mà mỗi cặp có 2 trao đổi chéo không xảy ra cùng lúc với n > Q:

Số loại giao tử = 2ⁿ.3^Q

- Trường hợp 3: loài có n cặp NST, có m cặp NST mà mỗi cặp có 2 trao đổi chéo không cùng lúc và 2 trao đổi chéo cùng lúc:

Số loại giao tử: 2^{n + 2m}

- Từ một tế bào sinh tinh trùng:

+ Không có trao đổi đoạn: 2 loại tinh trùng trong tổng số 2ⁿ loại

+ Có trao đổi đoạn 1 chỗ trên k cặp NST của loài: có 4 loại tinh trùng trong tổng số 2^{n + k} loại

+Có trao đổi đoạn 2 chỗ không cùng lúc trên Q cặp NST của loài: có 4 loại tinh trùng trong tổng số nⁿ.3^Q

+ Có trao đổi đoạn 2 chỗ cùng lúc và 2 chỗ không cùng lúc: có 4 loại tinh trùng trong tổng số 2^{n + 2m}

- Từ một tế bào sinh trứng: Thực tế chỉ tạo ra một loại trứng trong tổng số loại trứng được hình thành trong mỗi trường hợp:1/2ⁿ, 1/2^n+k, 1/2³.3^Q, ½ ^n+2m,

Số lượng tế bào con đơn bội được tạo ra sau giảm phân.

- Ở tế bào sinh tinh và sinh trứng, mỗi tế bào sau khi kết thúc giảm phân tạo được 4 tế bào đơn bội. Vậy nếu có 2^k tế bào bước vào giảm phân thì ở động vật sẽ tạo ra:

2^k x 4 tế bào đơn bội

- Ở thực vật mỗi tế bào sinh hạt phấn, khi kết thúc giảm phân tạo ra được 4 tế bào đơn bội, mỗi tế bào này tiếp tục nguyên phân 2 lần chỉ tạo nên 3 tế bào đơn bội, hình thành nên hạt phấn chín. Vậy số lượng tế bào đơn bội tạo ra từ 2^k tế bào thành hạt phấn bằng: 2^k x 4 x 3 = 2^k x 12

Đối với tế bào sinh noãn cầu, mỗi tế bào sau khi kết thúc giảm phân tạo ra 4 tế bào đơn bội trong đó có một tế bào kích thước lớn lại tiếp tục nguyên phân liên tiếp 3 đợt vừa để tạo ra 8 tế bào con đơn bội, trong đó có 1 tế bào trứng chín. Vậy nếu có 2^k tế bào sinh noãn khi kết thúc quá trình tạo giao tử sẽ tạo được một số lượng tế bào đơn bội bằng: 2^k x 3 + 2^k x 8 = 2^k x 11

Dạng 3: Xác định số NST đơn môi trường cần cung cấp cho quá trình nhân đôi

- Số lượng NST đơn môi trường cung cấp cho 2^k tế bào sinh tinh hoặc sinh trứng qua giảm phân để tạo ra tinh trùng hoặc trứng: 2^k.2n

Dạng 4 : Xác định số thoi phân bào xuất hiện và bị phá hủy trong quá trình nhân đôi

- Mỗi tế bào sinh tinh và sinh trứng qua hai lần phân bào của giảm phân xuất hiện (phá hủy) 3 thoi vô sắc

( 1 thoi vô sắc lần phân bào 1 và 2 thoi vô sắc lần phân bào 2)

→ Số lượng thoi tơ vô sắc hình thành (hoặc phá huỷ) để cho 2^k tế bào sinh dục thực hiện giảm phân:2^k.3

Dạng 5 : Hiệu suất thụ tinh

Cách giải :

- Xác định tổng số tê bào tham gia vào quá trình thụ tinh

- Xác định tổng số giao tử được sinh ra trong giảm phân

- Xác định tỉ lệ

III. Bài tập vận dụng

Bài 1: Ở lợn, một tế bào sinh dục sơ khai đực nguyên phân một số lần liên tiếp, môi trường cung cấp nguyên liệu tương đương 2394 nhiễm sắc thể đơn. Tất cả các tế bào con được tạo ra từ quá trình nguyên phân nói trên đều giảm phân bình thường tạo ra 128 tinh trùng chứa NST giới tính X.

a. Xác định số lần nguyên phân và bộ NST lưỡng bội của tế bào sinh dục sơ khai đực nói trên.

b. Các tinh trùng được tạo ra đều tham gia vào quá trình thụ tinh. Hiệu suất thụ tinh của tinh trùng là 6,25% và của trứng là 25%. Số hợp tử có khả năng sống sót và phát triển thành phôi bình thường chiếm tỉ lệ 50%.

- Tính số lợn con được sinh ra.

- Tính số tế bào sinh trứng cần thiết cho quá trình thụ tinh nói trên và số nhiễm sắc thể đã bị tiêu biến cùng các thể định hướng.

- Nếu tất cả các tế bào trứng được tạo ra phát sinh từ 2 tế bào sinh dục sơ khai cái thì mỗi tế bào sinh dục sơ khai cái đã trải qua bao nhiêu đợt nguyên phân? Biết rằng 2 tế bào sinh dục sơ khai cái có số lần nguyên phân bằng nhau.

c. Tính số lượng nhiễm sắc thể môi trường cung cấp cho toàn bộ quá trình tạo giao tử từ mỗi loại tế bào sinh dục sơ khai.

Hướng dẫn giải

a.

- Số lần nguyên phân: Số tinh trùng mang NST X bằng số tinh trùng mang NST Y → Số tinh trùng tạo thành là 128 x 2 = 256 → Số tế bào sinh tinh là 256 : 4 = 64 → số lần nguyên phân của tế bào sinh dục sơ khai đực là 2^x = 64 → x = 6.

- Bộ NST lưỡng bộ của loài là 2n = 2394 : (2⁶ – 1) = 38

b. Số lợn con được sinh ra

- Số hợp tử được sinh ra = số tinh trùng được thụ tinh = số trứng được thụ tinh = 256 x 6,25% = 16

- Số lợn con được sinh ra là 16 x 50% = 8 con

- Số tế bào sinh trứng là 16 x 100 : 25 = 64

- Số nhiễm sắc thể bị tiêu biến là 64 x 3 x 19 = 3648

- Số lần nguyên phân của mỗi tế bào sinh dục sơ khai cái là 2^y = 64 : 2 = 32 = 2⁵ → y = 5

c. Số NST môi trường cung cấp:

- Cho TB sinh dục đực sơ khai tạo tinh trùng là

(2⁶⁺¹ – 1) x 38 = 4826

- Cho 2 tế bào sinh dục cái sơ khai tạo trứng là

(2⁵⁺¹ – 1) x 2 x 38 = 4788

Bài 2: Ở một loài ong mật có bộ NST lưỡng bội 2n = 32. Trứng khi được thụ tinh sẽ nở thành ong chúa hoặc ong thợ là tùy vào điều kiện dinh dưỡng, còn trứng không thụ tinh thì nở thành ong đực. Một ong chúa đẻ được một số trứng gồm những trứng được thụ tinh và những trứng không được thụ tinh nhưng chỉ có 80% số trứng được thụ tinh là nở thành ong thợ, 25% số trứng không thụ tinh là nở thành ong đực, các trứng còn lại đều không nở và bị tiêu biến. Các trứng nở thành ong thợ và ong đực nói trên chứa tổng số 134400 NST. Biết rằng số ong đực con bằng 10% số ong thợ con.

a. Tìm số ong thợ và số ong đực được sinh ra?

b. Tổng số trứng được ong chúa đẻ ra trong lần nói trên là bao nhiêu?

c. Nếu số tinh trùng trực tiếp thụ tinh với các trứng chiếm 8% so với tổng số tinh trùng hình thành thì tổng số NST trong các tinh trùng và tế bào trứng bị tiêu biến là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

a. Tìm số ong thợ và số ong đực được sinh ra

- Gọi x là số ong thợ; y là số ong đực (x, y ϵ N^*)

- Số NST có trong các trứng nở thành ong thợ và ong đực là:

32x + 16y = 134.400 (1)

- Số ong đực con bằng 10% số ong thợ con

→ y = 0,1x (2)

Giải hệ phương trình (1) và (2) ta được x = 400; y = 4000.

Như vậy có 400 ong đực con, 4000 ong thợ con

b. Tổng số trứng được ong chúa đẻ ra trong lần nói trên là

4000 : 0,8 + 400 : 0,25 = 5000 + 1600 = 6600 (NST)

c. Tổng số NST trong các tinh trùng và tế bào trứng bị tiêu biến là

- Số tinh trùng tiêu biến là 5000 x 92 = 460000

- Số trứng tiêu biến là

(5000 – 4000) + (1600 – 400) = 2200

- Số NST bị tiêu biến là

16 x (460.000 + 2200) = 7395200 (NST)

Bài 3: Tổng số tế bào sinh tinh trùng và sinh trứng của một loài bằng 300 tế bào. Tổng số nhiễm sắc thể dơn trong các tinh trùng và trong các tế bào trứng tạo ra là 18240 nhiễm sắc thể đơn. Khi không có trao đổi chéo và không có đột biến, số loại giao tử của loài này được tạo ra tối đa là 2¹⁹.

a. Hãy tính số lượng tế bào sinh trứng và số lượng tế bào sinh tinh.

b. Nếu trong quá trình phát sinh giao tử của loài này có 2 cặp nhiễm sắc thể xảy ra trao đổi chéo ở một điểm, thì loài này tạo ra tối đa được bao nhiêu loại giao tử.

Hướng dẫn giải

a. Số lượng tế bào sinh trứng và tế bào sinh tinh:

Gọi a, b lần lượt là số lượng tế bào sinh tinh trùng và sinh trứng (a, b nguyên dương)

Ta có phương trình a + b = 300 (1)

- Mỗi tế bào sinh tinh trùng giảm phân cho 4 tinh trùng, mỗi tế bào sinh trứng giảm phân cho 1 trứng.

- Theo đầu bài, số loại giao tử tạo ta tối đa là 2¹⁹ nên bộ NST lưỡng bội của loài là NST

Vậy ta có phương trình 19 × (4a + b) = 18240

<=> 4a +b = 960 (2)

Từ lấy (2) – (1) ta có: 3a = 660 ⇔ a = 220

⇒ b = 300 – 220 = 80.

b. Tính số giao tử tạo ra:

- Mỗi cặp NST có trao đổi chéo tại một chỗ tạo ra tối đa 4 loại giao tử ⇒ 2 cặp NST có trao đổi chéo tạo một chỗ giảm phân tạo tối đa loại giao tử.

- 17 cặp NST còn lại không có trao đổi chéo khi giảm phân tạo ra tối đa 2¹⁷ loại giao tử.

Vậy số giao tử tạo ra tối đa là:

2¹⁷ × 4 × 4 = 2²¹ loại giao tử.