Giải Sinh học 10 Bài 14 (Cánh diều): Giảm phân

Giải Sinh học 10 Bài 14: Giảm phân

Mở đầu trang 86 Sinh học 10: Bằng cơ chế nào mà bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội (2n) của loài sinh sản hữu tính được duy trì nguyên vẹn từ thế hệ này sang thế hệ khác?

Trả lời:

Bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội (2n) của loài sinh sản hữu tính được duy trì nguyên vẹn từ thế hệ này sang thế hệ khác là nhờ sự kết hợp của 3 cơ chế nguyên phân, giảm phân và thụ tinh. Trong đó, giảm phân tạo ra các giao tử có bộ nhiễm sắc thể giảm đi một nửa; sự kết hợp của 2 giao tử trong thụ tinh giúp hợp tử khôi phục lại bộ nhiễm sắc thể đặc trưng của loài và cuối cùng, sự nguyên phân giúp hợp tử tạo ra các tế bào mới hình thành nên cơ thể hoàn chỉnh.

I. Quá trình giảm phân và thụ tinh

Câu hỏi 1 trang 86 Sinh học 10: Giảm phân là gì?

Trả lời:

Giảm phân là hình thức phân bào chỉ xảy ra ở các tế bào sinh dục chín tạo ra các giao tử mang bộ nhiễm sắc thể giảm đi một nửa so với tế bào mẹ ban đầu.

Câu hỏi 2 trang 86 Sinh học 10: Quan sát hình 14.1 và trả lời câu hỏi:

a) Để tạo ra 4 tế bào con, cần mấy lần phân chia từ một tế bào ban đầu?

b) Hãy so sánh bộ nhiễm sắc thể ban đầu và bộ nhiễm sắc thể của các tế bào là sản phẩm của các lần phân chia đó?

Trả lời:

- Để tạo ra 4 tế bào con, cần 2 lần phân chia liên tiếp từ một tế bào ban đầu: giảm phân I và giảm phân II.

- Tế bào ban đầu chứa 2n nhiễm sắc thể còn các tế bào con được tạo ra chỉ chứa n nhiễm sắc thể → Bộ nhiễm sắc thể của các tế bào là sản phẩm của các lần phân chia giảm đi một nửa so với bộ nhiễm sắc thể ban đầu.

Câu hỏi 3 trang 87 Sinh học 10: Quan sát hình 14.2 và cho biết trước khi bắt đầu giảm phân I, nhiễm sắc thể trong nhân tế bào ở trạng thái đơn hay kép. Đặc điểm này có ý nghĩa gì?

Trả lời:

- Trước khi bắt đầu giảm phân I, nhiễm sắc thể trong nhân tế bào ở trạng thái kép do nhiễm sắc thể đã được nhân đôi ở pha S của kì trung gian diễn ra trước giảm phân I.

- Ý nghĩa của sự nhân đôi nhiễm sắc thể tạo nhiễm sắc thể kép trước khi tiến hành giảm phân: Đây là lần nhân đôi duy nhất của nhiễm sắc thể trong giảm phân để đảm bảo cho mỗi tế bào con được tạo ra có bộ nhiễm sắc thể giảm đi một nửa so với tế bào mẹ ban đầu.

Câu hỏi 4 trang 87 Sinh học 10: Quan sát hình 14.3, cho biết:

a) Giảm phân I có các kì nào? Nhiễm sắc thể biến đổi như thế nào ở kì đầu I?

b) Nhận xét về sự sắp xếp của nhiễm sắc thể ở kì giữa I và sự di chuyển của nhiễm sắc thể ở kì sau I.

c) Kết quả của giảm phân I là gì? Hãy so sánh số lượng nhiễm sắc thể của tế bào lúc bắt đầu giảm phân và lúc kết thúc giảm phân I.

d) Kết quả của giảm phân II là gì? So sánh bộ nhiễm sắc thể của tế bào được tạo ra sau giảm phân I và giảm phân II.

Trả lời:

a)

- Giảm phân I gồm 4 kì: kì đầu I, kì giữa I, kì sau I, kì cuối I.

- Sự biến đổi của nhiễm sắc thể tại kì đầu I: Các NST kép trong cặp tương đồng tiếp hợp và có thể trao đổi chéo; các NST kép xoắn và co ngắn.

b)

- Nhận xét về sự sắp xếp của nhiễm sắc thể ở kì giữa I: Ở kì giữa I, các nhiễm sắc thể kép trong cặp tương đồng được xếp thành 2 hàng trên mặt phẳng xích đạo của thoi phân bào.

- Nhận xét về sự di chuyển của nhiễm sắc thể ở kì sau I: Mỗi nhiễm sắc thể kép trong cặp tương đồng di chuyển về một cực của tế bào.

c)

- Kết quả của giảm phân I: từ 1 tế bào 2n ban đầu tạo ra 2 tế bào con mang bộ nhiễm sắc thể đơn bội kép (n kép).

- So sánh số lượng nhiễm sắc thể của tế bào lúc bắt đầu giảm phân và lúc kết thúc giảm phân I: Từ lúc bắt đầu giảm phân đến lúc kết thúc giảm phân, số nhiễm sắc thể đã giảm đi một nửa (từ 2n NST kép thành n NST kép).

d)

- Kết quả của giảm phân II: tạo ra 4 tế bào con mang bộ nhiễm sắc thể n đơn.

- So sánh bộ nhiễm sắc thể của tế bào được tạo ra sau giảm phân I và giảm phân II: Bộ NST của tế bào trong giảm phân I và giảm phân II có số lượng bằng nhau, nhưng ở giảm phân I là nhiễm sắc thể kép còn ở giảm phân II là nhiễm sắc thể đơn.

Luyện tập 1 trang 87 Sinh học 10: Nhận xét về sự phân li và tổ hợp của các cặp nhiễm sắc thể tương đồng khác nhau qua các giai đoạn của giảm phân I.

Trả lời:

Trong giảm phân I, sự phân li độc lập (gồm cả sự trao đổi đoạn tại kì đầu I) và tổ hợp tự do về 2 cực của tế bào tạo ra các tổ hợp nhiễm sắc thể mới, hình thành nên nhiều loại giao tử khác nhau.

Câu hỏi 5 trang 88 Sinh học 10: Lập bảng so sánh quá trình nguyên phân và quá trình giảm phân theo gợi ý trong bảng 14.1.

Trả lời:

Bảng 14.1. So sánh quá trình nguyên phân và quá trình giảm phân

Câu hỏi 6 trang 88 Sinh học 10: Giao tử tham gia vào quá trình tạo ra cơ thể mới có bộ nhiễm sắc thể như thế nào so với tế bào sinh dưỡng? Chúng được hình thành như thế nào?

Trả lời:

- Giao tử tham gia vào quá trình tạo ra cơ thể mới có bộ nhiễm sắc thể có số lượng giảm đi một nửa so với số lượng nhiễm sắc thể trong tế bào sinh dưỡng.

- Giao tử được hình thành thông qua quá trình phát sinh giao tử: Tế bào mầm sinh tinh và sinh trứng trải qua giảm phân và biến đổi hình thái để tạo thành tinh trùng và trứng. Từ 1 tế bào sinh tinh sẽ tạo được 4 giao tử đực, từ một tế bào sinh trứng chỉ tạo ra 1 trứng.

Câu hỏi 7 trang 88 Sinh học 10: Quan sát hình 14.4, so sánh các giai đoạn của sự phát sinh giao tử đực và sự phát sinh giao tử cái ở động vật?

Trả lời:

* Giống nhau:

- Đều phát sinh từ các tế bào mầm sinh dục.

- Đều lần lượt trải qua 2 quá trình: phát triển của các tế bào mầm và giảm phân tạo ra giao tử.

- Đều xảy ra trong tuyến sinh dục của cơ quan sinh dục.

* Khác nhau:

Luyện tập 2 trang 89 Sinh học 10: Nhận xét về sự biến đổi của giao tử đực và giao tử cái so với sản phẩm của giảm phân. Ý nghĩa của quá trình nguyên phân và giảm phân ở các tế bào của cơ quan sinh sản đối với sự phát sinh giao tử là gì?

Trả lời:

- Nhận xét về sự biến đổi của giao tử đực và giao tử cái so với sản phẩm của giảm phân:

+ Giao tử đực phân hóa có đầu, thân và đuôi.

+ Giao tử cái có kích thước lớn, chứa nhiều chất dinh dưỡng.

- Ý nghĩa của quá trình nguyên phân và giảm phân ở các tế bào của cơ quan sinh sản đối với sự phát sinh giao tử là:

+ Nguyên phân giúp gia tăng số lượng tế bào sinh sản.

+ Giảm phân giúp hình thành các tế bào tiền giao tử có bộ nhiễm sắc thể giảm đi một nửa.

Câu hỏi 8 trang 89 Sinh học 10: Quan sát hình 14.5 và cho biết sự thụ tinh là gì. Hợp tử có bộ nhiễm sắc thể như thế nào so với các giao tử và tế bào sinh dưỡng của cơ thể bố mẹ?

Trả lời:

- Thụ tinh là quá trình giao tử đực đơn bội (n) kết hợp giao tử cái đơn bội (n) tạo nên hợp tử lưỡng bội (2n).

- Hợp tử có bộ nhiễm sắc thể 2n, giao tử có bộ nhiễm sắc thể n, tế bào sinh dưỡng có bộ nhiễm sắc thể 2n → Hợp tử có bộ nhiễm sắc thể gấp đôi bộ nhiễm sắc thể trong các giao tử và giống bộ nhiễm sắc thể trong tế bào sinh dưỡng của cơ thể bố mẹ.

Câu hỏi 9 trang 89 Sinh học 10: Dựa vào hiểu biết của mình về sự thụ tinh, hãy giải thích về nguồn gốc của các nhiễm sắc thể trong mỗi cặp nhiễm sắc thể tương đồng trong tế bào của cơ thể sinh vật lưỡng bội?

Trả lời:

Bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội của hợp tử được hình thành từ sự kết hợp giữa giao tử đực đơn bội của bố và giao tử cái đơn bội của mẹ trong thụ tinh → Trong mỗi cặp nhiễm sắc thể tương đồng, một nhiễm sắc thể có nguồn gốc từ bố, một nhiễm sắc thể có nguồn gốc từ mẹ.

Luyện tập 3 trang 89 Sinh học 10: Cho biết vì sao bộ nhiễm sắc thể 2n đặc trưng của loài được duy trì ổn định qua các thế hệ cơ thể ở sinh vật sinh sản hữu tính.

Trả lời:

Do sự phối hợp các quá trình nguyên phân, giảm phân và thụ tinh đã duy trì bộ NST đặc trưng của những loài sinh sản hữu tính qua các thế hệ:

- Giảm phân tạo giao tử mang bộ NST đơn bội n NST.

- Thụ tinh giúp phục hồi bộ NST lưỡng bội 2n NST đặc trưng cho loài.

- Nguyên phân làm tăng số lượng tế bào (2n NST) giúp cơ thể lớn lên.

Luyện tập 4 trang 89 Sinh học 10: Nếu một cá thể sinh vật sinh sản hữu tính có bộ nhiễm sắc thể 2n = 4 được kí hiệu AaBb thì có thể tạo ra mấy loại giao tử khác nhau về kí hiệu bộ nhiễm sắc thể? Sự thụ tinh có thể tạo ra bao nhiêu khả năng tổ hợp (kí hiệu khác nhau) của bộ NST ở thế hệ con?

Trả lời:

- Cá thể sinh vật sinh sản hữu tính có bộ nhiễm sắc thể 2n = 4 được kí hiệu AaBb có thể tạo ra 4 loại giao tử là AB, Ab, aB, ab.

- Sự thụ tinh của 4 loại giao tử là AB, Ab, aB, ab có thể tạo ra 9 loại tổ hợp khác nhau của bộ nhiễm sắc thể ở thế hệ con là AABB, AAbb, aaBB, aabb, AABb, aaBb, AaBB, Aabb, AaBb.

Tìm hiểu thêm trang 89 Sinh học 10: Ngựa có bộ nhiễm sắc thể 2n = 64 và lừa có bộ nhiễm sắc thể 2n = 62. Con lai giữa ngựa cái và lừa đực là con la. Vậy con la có bao nhiêu nhiễm sắc thể? Con la có khả năng sinh con không? Vì sao?

Trả lời:

- Con la sẽ mang 2 bộ nhiễm sắc thể đơn bội của con ngựa (n = 32) và con lừa (n = 31) → Con la sẽ mang bộ nhiễm sắc thể có 32 + 31 = 63 nhiễm sắc thể.

- Con la không có khả năng sinh sản vì bộ NST trong tế bào của con la không có các cặp nhiễm sắc thể tương đồng nên không thể giảm phân tạo giao tử.

Vận dụng 1 trang 89 Sinh học 10: Sự phân li độc lập và tổ hợp ngẫu nhiên của các cặp nhiễm sắc thể trong quá trình giảm phân và tổ hợp ngẫu nhiên của các giao tử đực và giao tử cái trong quá trình thụ tinh có ý nghĩa gì đối với sinh vật?

Trả lời:

Sự phân li độc lập và tổ hợp ngẫu nhiên của các nhiễm sắc thể trong quá trình giảm phân và tổ hợp ngẫu nhiên của các giao tử đực và giao tử cái trong quá trình thụ tinh tạo ra vô số các biến dị tổ hợp khác nhau. Điều này giúp tạo nên sự đa dạng, phong phú cho sinh vật và cũng chính là nguồn nguyên liệu cho quá trình tiến hóa giúp sinh vật thích nghi tốt hơn với sự thay đổi của môi trường.

II. Một số nhân tố ảnh hưởng đến quá trình giảm phân

Câu hỏi 10 trang 90 Sinh học 10: Theo em, có những yếu tố nào ảnh hưởng đến quá trình giảm phân?

Trả lời:

Có 2 yếu tố ảnh hưởng đến quá trình giảm phân:

- Yếu tố bên trong: di truyền, hormone sinh dục, tuổi thành thục sinh dục,...

- Yếu tố bên ngoài: chế độ dinh dưỡng, môi trường sống,...

Vận dụng 2 trang 90 Sinh học 10: Có thể tác động đến những yếu tố nào trong giảm phân hình thành giao tử? Cho ví dụ.

Trả lời:

- Để tác động đến quá trình giảm phân hình thành giao tử có thể tác động đến cả yếu tố bên trong và yếu tố bên ngoài.

- Ví dụ: Thay đổi thời gian chiếu sáng đối với gà nuôi làm cho gà có thể đẻ 2 trứng/ngày; sử dụng hormone để điều khiển quá trình sinh trứng của phụ nữ trong điều trị vô sinh, hiếm muộn;…

Vận dụng 3 trang 90 Sinh học 10: Lấy ví dụ một số cây trồng, vật nuôi được điều khiển sinh sản bằng hormone sinh dục.

Trả lời:

Ví dụ một số cây trồng, vật nuôi được điều khiển sinh sản bằng hormone sinh dục:

- Tiêm dịch chiết từ tuyến dưới não của các loài cá khác cho cá mè, cá trắm cỏ làm trứng chín hàng loạt, sau đó nặn trứng ra và cho thụ tinh nhân tạo bên ngoài cơ thể rồi đem ấp nở ra cá con.

- Sử dụng auxin tạo dưa hấu, nho,… không hạt.

Lý thuyết Sinh học 10 Bài 14: Giảm phân

I. Quá trình giảm phân và thụ tinh

1. Cơ chế nhân đôi và phân li của nhiễm sắc thể trong giảm phân

- Trong giảm phân, tế bào sinh dục ở thời kì chín có bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội (2n) trải qua hai lần phân bào liên tiếp gọi là giảm phân I và giảm phân II, nhưng nhiễm sắc thể chỉ nhân đôi một lần.

- Kết quả: Từ 1 tế bào sinh dục chín (2n) trải qua giảm phân tạo ra các giao tử có bộ nhiễm sắc thể đơn bội (n).

- Diễn biến:

+ Kì trung gian: Kì trung gian trước giảm phân bao gồm các pha G₁, S và G₂, tương tự với các pha kì trung gian trước nguyên phân. Tại kì trung gian, nhiễm sắc thể nhân đôi thành nhiễm sắc thể kép gồm hai chromatid (nhiễm sắc tử) dính với nhau ở tâm động.

+ Giảm phân I: Giai đoạn phân chia thứ nhất của giảm phân làm giảm số lượng nhiễm sắc thể đi một nửa và tạo ra các tổ hợp nhiễm sắc thể mới. Đây là giai đoạn diễn ra sự phân li của các cặp nhiễm sắc thể tương đồng khác nhau và tổ hợp các nhiễm sắc thể không tương đồng.

Kì đầu I: Các nhiễm sắc thể kép bắt đôi với nhau và có thể tiến hành trao đổi các đoạn chromatid theo từng cặp tương đồng, sau đó xoắn lại. Màng nhân và nhân con tiêu biến. Thoi phân bào được hình thành.

Kì giữa I: Các cặp nhiễm sắc thể kép tương đồng sau khi bắt đôi và co xoắn cực đại di chuyển về mặt phẳng xích đạo của tế bào và xếp thành hai hàng. Thoi phân bào đính vào tâm động ở một nhiễm sắc thể kép của cặp nhiễm sắc thể tương đồng.

Kì sau I: Mỗi nhiễm sắc thể kép trong cặp nhiễm sắc thể kép tương đồng được thoi phân bào kéo về mỗi cực của tế bào.

Kì cuối I: Ở mỗi cực của tế bào, các nhiễm sắc thể kép dần dãn xoắn, màng nhân và nhân con xuất hiện, thoi phân bào tiêu biến và tế bào chất phân chia tạo thành hai tế bào con có bộ nhiễm sắc thể đơn bội kép (n nhiễm sắc thể kép).

+ Giảm phân II: Kết thúc quá trình giảm phân I, các tế bào bước vào giảm phân II mà không nhân đôi nhiễm sắc thể. Giảm phân II diễn ra tương tự như nguyên phân dẫn đến sự phân tách các chromatid và hoàn thành quá trình giảm phân.

Kì đầu II: Các nhiễm sắc thể dần co xoắn lại. Màng nhân và nhân con tiêu biến. Thoi phân bào được hình thành.

Kì giữa II: Các nhiễm sắc thể kép tập trung thành một hàng ở mặt phẳng xích đạo của thoi phân bào.

Kì sau II: Các chromatid tách nhau ở tâm động và được thoi phân bào kéo về hai cực của tế bào.

Kì cuối II: Màng nhân và nhân con xuất hiện. Tế bào chất phân chia. Sau giảm phân II, các tế bào con sẽ biến đổi thành các giao tử.

→ Giảm phân là cơ chế tạo ra các tổ hợp nhiễm sắc thể mới do sự phân li độc lập và tổ hợp ngẫu nhiên của các nhiễm sắc thể.

- Giảm phân và nguyên phân có những điểm tương đồng nhưng cũng có những điểm khác biệt:

2. Sự phát sinh giao tử và thụ tinh

2.1. Sự phát sinh giao tử

- Giao tử là tế bào có bộ nhiễm sắc thể đơn bội (n), có thể trực tiếp tham gia thụ tinh tạo thành hợp tử ở sinh vật đa bào.

- Các tế bào con được sinh ra từ quá trình giảm phân sẽ trải qua quá trình phát sinh giao tử hình thành giao tử đực và giao tử cái:

+ Sự hình thành giao tử đực: Tế bào mầm sinh tinh phát triển thành tinh bào bậc một → Tinh bào bậc một tiến hành giảm phân tạo ra tinh tử (tiền tinh trùng) → Các tinh tử hình thành nên giao tử đực (tinh trùng). Từ một tế bào mầm sinh tinh tạo ra 4 tinh trùng.

+ Sự hình thành giao tử cái: Tế bào mầm sinh trứng phát triển thành noãn bào bậc một → Noãn bào bậc một tiến hành giảm phân tạo ra 1 tế bào trứng và 3 thể cực → Tế bào trứng hình thành nên giao tử cái, các thể cực tiêu biến. Từ một tế bào mầm sinh trứng chỉ tạo ra 1 trứng.

2.2. Sự thụ tinh

- Thụ tinh là quá trình kết hợp giữa giao tử đực với giao tử cái.

- Kết quả của quá trình thụ tinh là sự dung hợp giữa giao tử đực với giao tử cái, từ đó tạo ra hợp tử, phát triển thành phôi rồi có thể phát sinh ra cơ thể mới (thế hệ con).

→ Nhờ có quá trình giảm phân và thụ tinh, bộ nhiễm sắc thể của loài được duy trì ổn định qua các thế hệ:

- Giảm phân tạo ra các giao tử có bộ NST giảm đi một nửa (n). Sau đó, sự kết hợp của 2 giao tử (n) trong thụ tinh tạo thành hợp tử (2n), khôi phục lại bộ NST 2n đặc trưng của loài.

- Tế bào hợp tử 2n trải qua nhiều lần nguyên phân và biệt hóa tế bào phát triển thành cơ thể đa bào trưởng thành.

II. Một số nhân tố ảnh hưởng đến quá trình giảm phân

Quá trình giảm phân hình thành giao tử đực và giao tử cái chịu ảnh hưởng của các nhân tố bên trong và các nhân tố bên ngoài.

1. Nhân tố bên trong

Một số nhân tố bên trong ảnh hưởng đến quá trình giảm phân: di truyền, các hormone sinh dục, tuổi thành thục sinh dục,…

- Nhân tố di truyền: quy định thời điểm bắt đầu giảm phân và số lần giảm phân, thời gian của một lần giảm phân rất khác nhau ở các loài sinh vật khác nhau.

- Các hormone sinh dục: Ở động vật, một số hormone sinh dục kích thích giảm phân hình thành giao tử. Sự phối hợp hoạt động giữa các loại hormone sinh dục ảnh hưởng tới tốc độ của quá trình giảm phân hình thành giao tử.

2. Nhân tố bên ngoài

Một số nhân tố bên ngoài ảnh hưởng đến quá trình giảm phân:

- Nhiệt độ, các hóa chất, các bức xạ,…: tác động trực tiếp hoặc gián tiếp lên sự phân bào như tái bản DNA, ức chế sự hình thành thoi phân bào, tác động đến nhiễm sắc thể hoặc sự phân chia tế bào chất.

- Các chất dinh dưỡng: một số chất dinh dưỡng như vitamin, khoáng chất và chất chống oxi hóa có thể vô hiệu hóa một số chất gây đột biến.

- Căng thẳng: tác động như một yếu tố ngoại sinh dẫn đến phân bào giảm phân sớm hơn.

Xem thêm lời giải bài tập Sinh học lớp 10 Cánh diều hay, chi tiết khác:

Bài 15: Thực hành làm tiêu bản nhiễm sắc thể để quan sát quá trình nguyên phân, giảm phân ở tế bào thực vật, động vật

Bài 16: Công nghệ tế bào

Ôn tập Phần 2

Bài 17: Vi sinh vật và các phương pháp nghiên cứu vi sinh vật

Bài 18: Sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật