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

100 bài tập Nguyên phân và cách giải

I. Lý thuyết

Nguyên phân là hình thức phân chia tế bào phổ biến ở sinh vật nhân thực. Quá trình này bao gồm 2 giai đoạn, đó là phân chia nhân và phân chia tế bào chất.

1. Phân chia nhân

Dựa bào một số dấu hiệu đặc trưng, phân chia nhân được chia làm 4 giai đoạn :

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

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

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

2. Phân chia tế bào chất

Khi kì sau hoàn tất việc phân chia vật chất di truyền, tế bào bắt đầu phân chia tế bào chất để hình thành nên hai tế bào con.

- Đối với động vật : sự phân chia tế bào chất diễn ra bằng cách thắt màng tế bào ở vị trí mặt phẳng xích đạo.

- Đối với thực vật : sự phân chia tế bào chất diễn ra bằng cách hình thành vách ngăn bằng xenlulôzơ ở trung tâm tế bào để dần ngăn cách tế bào mẹ thành 2 tế bào con.

Kết quả : từ một tế bào mẹ tạo ra hai tế bào con có đặc điểm di truyền giống nhau và giống hệt tế bào mẹ.

3. Ý nghĩa của quá trình nguyên phân

- Đối với sinh vật nhân thực đa bào, nguyên phân làm tăng số lượng tế bào, từ đó giúp cơ thể sinh trưởng và phát triển. Ngoài ra, quá trình này còn giúp cơ thể tái sinh những mô và cơ quan bị tổn thương, mở ra cơ hội cho kĩ thuật nuôi cấy mô sống và ghép tạng.

- Đối với sinh vật sinh sản vô tính, nguyên phân là cơ sở để tạo ra những cá thể con mang kiểu gen giống hệt cá thể mẹ.

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 nguyên phân

- NST nhân đôi ở kì trung gian và tồn tại ở tế bào đến cuối kì giữa . Vào kì sau NST kép bị chẻ dọc tại tâm động và tác thành hai NST đơn và phân li về hai cực của tế bào

- Cromatit chỉ tồn tại ở dạng NST kép , mỗi NST kép gồm có hai cromatit

- Mỗi NST dù ở dạng kép hay đơn đều có 1 tâm động, trong tế bào có bao nhiêu NST thì có bấy nhiêu tâm động

- Từ đó ta có thể xác đinh được số NST trong tế bào , số cromatit , số tâm động của một tế bảo qua mỗi kì của quá trình nguyên phân:

Dạng 2: Xác định số tế bào con được sinh ra, số NST môi trường cần cung cấp cho quá trình nhân đôi

Số tế bào được tạo ra qua nguyên phân :

Với 1 tế bào :

1 tế bào nhân đôi 1 lần → 2 tế bào →21 tế bào

1 tế bào nhân đôi 2 lần → 2×2 tế bào →22 tế bào

1 tế bào nhân đôi 3 lần → 2×22 tế bào →23 tế bào

------------------------------------------------------------------

Một tế bào trải qua k lần nguyên phân thì sẽ tạo ra 2k tế bào .

Với x tế bào :

- x tế bào nguyên phân liên tiếp k lần thì số TB con được tạo thành = 2^k . x

- Số NST đơn môi trường cần cung cấp cho quá trình phân bào là :

- 1 tế bào nguyên phân liên tiếp k lần thì số NST đơn môi trường cần cho quá trình nguyên phân là 2n.( 2^k – 1)

- x tế bào nguyên phân liên tiếp k lần thì số NST đơn môi trường cung cấp cho quá trình phân bào là : 2n.( 2^k – 1) x

- Số tế bào con có NST đơn nguyên liệu mới hoàn toàn: (2^k – 2) 2n

Dạng 3: 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)

Dạng 4: Tính thời gian nguyên phân

4.1. 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.

4.2. 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]

III. Bài tập vận dụng

Bài 1: 4 hợp tử của cùng một loài nguyên phân một số lần không bằng nhau.

- Hợp tử A nguyên phân tạo ra các tế bào con có tổng số NST đơn gấp 4 lần số NST chứa trong bộ NST lưỡng bội của loài.

- Hợp tử B tạo ra số tế bào con bằng 1/3 số NST trong bộ NST lưỡng bội của loài.

- Hợp tử C và hợp tử D tạo ra tổng số 48 tế bào con, trong đó số tế bào con tạo ra từ hợp tử D gấp hai lần số tế bào con tạo ra từ hợp tử C.

Tổng số NST trong các tế bào con tạo ra từ 4 hợp tử là 1440.

a. Xác định số NST lưỡng bội của loài.

b. Xác định số lần nguyên phân của mỗi hợp tử.

c. Xác định số thoi vô sắc đã được hình thành trong quá trình nguyên phân của 4 hợp tử nói trên

Hướng dẫn giải

a. Gọi x là bộ NST lưỡng bội của loài ta có:

- Số NST chứa trong các tế bào con tạo ra từ hợp tử A là 4x

- Số tế bào con tạo ra từ hợp tử B là x/3 nên số NST chứa trong các tế bào con tạo ra từ hợp tử B là:

- Số NST chứa trong các tế bào con tạo ra từ hợp tử C và D là: 48x

- Số NST trong các tế bào con tạo ra từ 4 hợp tử là:

→ x = 24. Vậy bộ NST lưỡng bội của loài là 2n = 24

b. Số lần nguyên phân của mỗi hợp tử:

Gọi a, b, c, d số lần nguyên phân tử A, B, C, D. Ta có:

- Số tế bào con tạo ra từ A: 2^a = 4 = 2² → a = 2

- Số tế bào con tạo ra từ hợp tử B:

2^b = 1/3 x 24 = 8 → b = 3

- Số tế bào con tạo ra từ hợp tử C và D: 2^c + 2^d = 48.

Mặt khác 2^d = 2.2^c

→ c = 4 và d = 5

Vậy:

Hợp tử A nguyên phân 2 lần

Hợp tử B nguyên phân 3 lần

Hợp tử C nguyên phân 4 lần

Hợp tử D nguyên phân 5 lần

c. Số thoi vô sắc hình thành:

2² – 1 + 2³ – 1 + 2⁴ – 1 + 2⁵ - 1 = 56

Bài 2: Có 1 nhóm hợp tử cùng loài cùng tiến hành nguyên phân 3 lần và đã tạo ra tổng số 56 tế bào con. Trong các tế bào con có chứa tổng số 448 nhiễm sắc thể ở trạng thái chưa nhân đôi. Xác định:

a) Số hợp tử ban đầu

b) Tên của loài nói trên

c) Nếu các tế bào con nói trên bước vào chu kì nguyên phân tiếp theo và trải qua nhân đôi nhiễm sắc thể thì số lượng cromatit trong các tế bào bằng bao nhiêu ?

Hướng dẫn giải

a. Xác định số hợp tử ban đầu

Theo đề, tổng số TB con tạo thành = x . 2^k

56 = x . 2³ → x = 7

Vậy số hợp tử ban đầu là 7

b. Xác định tên loài

Theo đề, ∑NST tb con = số tế bào con. 2n

448 = 56 . 2n → 2n = 8

2n = 8 là loài ruồi giấm

c. Xác định số cromatit

Khi trải qua sự nhân đôi NST: 2n đơn → 2n kép

Số cromatic trong 1 TB = 2 số NST kép = 2.

2n Số cromatic trong 56 tb = 2. 2n . 56 = 896 cromatit

*Lưu ý: Khi tb bước vào lần phân bào tiếp theo ( lần 4) nhưng vẫn chưa hoàn thành quá trình phân bào. Vì vậy, số tế bào con lúc này vẫn là 56.

Bài 3: Một hợp tử có hàm lượng ADN trong nhân TB là 6.10^-12g được thụ tinh nhân tạo trong môi trường dinh dưỡng thích hợp. Khi đã sử dụng hết số nguyên liệu tương đương 378.10^-12g ADN thì đợt phân bào cuối cùng vừa kết thúc một chu kì tế bào. Thời gian từ lúc hợp tử hình thành cho đến thời điểm này là 168 giờ. Biết rằng tỉ lệ về thời gian giữa kì trung gian và kì phân bào là 6 : 1 và tỉ lệ giữa các kì của giai đoạn phân bào là 7:3:3:7.

a. Tính số đợt phân bào của hợp tử trong thời gian trên?

b. Ở thời điểm 114 giờ 6 phút kể từ lúc hình thành hợp tử thì số TB là bao nhiêu? Hàm lượng ADN trong mỗi tế bào là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

a. Gọi x: Số lần nguyên phân của hợp tử

Môi trường cung cấp 6.10^-12(2^x – 1) = 387.10^-12.

Giải ra được x = 6 lần.

Thời gian 1 chu kì 168/6= 8 giờ.

Gọi a: Thời gian kì trung gian, b: Thời gian các kì phân bào.

Ta có hệ phương trình

Giải ra được a = 24, b = 4.

Thời gian đầu : giữa : sau : cuối = 7: 3 : 3 : 7.

Tổng 4 kì này = 4 giờ = 240 phút.

Thời gian:

Kì đầu 240/20 × 7 = 84 phút = kì cuối.

Kì đầu 240/20 × 3 = 36 phút = kì sau.

b. 114 giờ 6 phút = 4.28 + 2 giờ

Tế bào đã qua 4 chu kì nguyên phân và đang ở kì trung gian của lần nguyên phân thứ 5.

Tổng số tế bào = 2⁴ = 16

Hàm lượng ADN trong mỗi tế bào:

Nếu ở pha G₁ = 6.10^-12

Nếu ở pha G₂ = 12.10^-12