Nội dung giáo trình Sinh học đại cương gồm lý thuyết và thực hành, cung cấp những kiến thức cơ bản về: Sinh học tế bào; Tổ chức cơ thể thực vật bậc cao; Sinh học cơ thể động vật. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung phần 1 giáo trình.
UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH ĐỒNG THÁP TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG THÁP GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG NGÀNH, NGHỀ: BẢO VỆ THỰC VẬT TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Chương trình ban hành kèm theo Quyết định Số: /QĐ-CĐCĐ-ĐT ngày… tháng…… năm 2017 Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Cộng Đồng Tháp) Đồng Tháp, năm 2017 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm iii LỜI GIỚI THIỆU Bài giảng đại cương biên soạn nhằm cung cấp kiến thức sinh học đại cương dành cho sinh viên ngành - Cao Đẳng dịch vụ thú y - Cao Đẳng Nuôi trồng thủy sản - Cao đẳng Bảo vệ thực vật Nội dung giảng gồm lý thuyết thực hành, cung cấp kiến thức về: Sinh học tế bào Tổ chức thể thực vật bậc cao Sinh học thể động vật Cuối chương có câu hỏi ơn tập nhằm giúp sinh viên hệ thống kiến thức sau học lý thuyết thực hành Mặc dù nhiều cố gắng để trình bày cách khái quát Sinh học tế bào, Tổ chức thể thực vật bậc cao, Sinh học thể động vật, nội dung kiến thức rộng mà số tín khơng nhiều nên khơng thể tránh sai sót Chúng tơi mong nhận ý kiến đóng góp quý đọc giả để giảng ngày hoàn thiện Đồng Tháp, ngày… tháng năm 2017 Chủ biên Trương Thị Mỹ Phẩm iii MỤC LỤC Trang LỜI GIỚI THIỆU ii MỤC LỤC iii Chương CẤU TRÚC CỦA TẾ BÀO 1 Mục tiêu Nội dung chương 2.1 Cấu trúc tế bào chân hạch 2.1.1 Màng tế bào 2.1.2 Các bào quan 2.1.2.1 Mạng lưới nội chất 2.1.2.2 Hệ golgi 2.1.2.3 Tiêu thể 2.1.2.4 Peroxisom 2.1.2.5 Không bào 2.1.2.6 Ty thể 2.1.2.7 Lạp 2.1.2.8 Ribô thể 10 2.1.2.9 Trung thể 10 2.1.3 Nhân 10 2.1.3.1.Nhiễm sắc thể 11 2.1.3.2 Hạch nhân 11 2.1.3.3 Màng nhân 11 2.1.4 Vách tế bào 12 2.1.4.1 Vách tế bào thực vật 12 2.1.4.2 Vỏ tế bào động vật 12 2.2 Cấu trúc tế bào sơ hạch 13 2.3 Các đại phân tử quan trọng tế bào 13 2.3.1 Carbohydrate, lipid, protein 13 2.3.2 Enzyme 19 iii 2.4.Thực hành 20 Chương SỰ TRAO ĐỔI CHẤT QUA MÀNG TẾ BÀO 25 Mục tiêu 27 Nội dung chương 27 2.1 Khái niệm khuếch tán thẫm thấu 27 2.1.1 Sự khuếch tán 27 2.1.2 Sự thẩm thấu 28 2.2 Sự thẫm thấu màng tế bào 28 2.2.1 Áp suất thẩm thấu 28 2.2.2 Dung dịch đẳng trương, nhược trương ưu trương 29 2.3 Sự vận chuyển phân tử nhỏ qua màng tế bào 30 2.3.1 Sự vận chuyển thụ động 30 2.3.1.1 Khuếch tán đơn giản 30 2.3.1.2 Khuếch tán có trợ lực 31 2.3.2 Sự vận chuyển tích cực 32 2.4 Ngoại xuất bào 34 2.5 Nội nhập bào 35 2.5.1 Ẩm bào 35 2.5.2 Thực bào 36 2.5.3 Nội nhập bào qua trung gian thụ thể 36 Chương SỰ TRAO ĐỔI NĂNG LƯỢNG CỦA TẾ BÀO 38 Mục tiêu 38 Nội dung chương 38 2.1 Sự quang hợp .38 2.1.1 Đại cương quang hợp 38 2.1.2 Pha sáng 39 2.1.3 Pha tối 42 2.2 Hô hấp tế bào 44 2.2.1 Đại cương hô hấp tế bào 44 2.2.2 Sự hô hấp carbohydrate 45 2.2.3 Sự hô hấp lipit protein .48 iii 2.3 Thực hành : Quang hợp hô hấp 48 Chương TỔ CHỨC CƠ THỂ THỰC VẬT BẬC CAO 53 Mục tiêu 53 Nội dung chương 53 2.1 Mô thực vật 53 2.1.1 Mô phân sinh 53 2.1.1.1 Mô phân sinh 53 2.1.1.2 Mô phân sinh bên 54 2.1.2 Mơ chun hóa 54 2.2 Cơ quan dinh dưỡng ở thực vật 56 2.2.1 Rễ 57 2.2.1.1 Hình thái rễ 57 2.2.1.2 Cơ cấu rễ 57 2.2.2 Thân 58 2.2.2.1 Hình thái thân 58 2.2.2.2 Cơ cấu thân 59 2.2.3 Lá 62 4.2.3.1 Cách xếp thân 62 2.2.3.1 Hình thái 62 2.2.3.3 Cơ cấu phiến 62 2.3 Cơ quan sinh sản thực vật có hoa 63 2.3.1 Tổ chức quan sinh sản 63 2.3.2 Các hình thức sinh sản ở thực vật có hoa 64 2.4 Thực hành 65 Chương TỔ CHỨC CƠ THỂ VÀ CƠ CHẾ KIỂM SOÁT Ở ĐỘNG VẬT 69 Mục tiêu 69 Nội dung chương 69 2.1 Các loại mô động vật 69 2.1.1 Biểu mô 70 2.1.2 Mô liên kết 71 2.1.3 Mô 73 iii 2.1.4 Mô thần kinh 73 2.2 Các quan hệ quan ở động vật 74 2.3 Hệ thần kinh 74 2.3.1 Cấu tạo tế bào thần kinh 74 2.3.2 Xung thần kinh dẫn truyền xung 75 2.3.3 Các đường thần kinh 77 2.4 Hệ nội tiết ở động vật hữu nhũ 77 2.4.1 Các tuyến nội tiết hormone 77 2.4.2 Các tuyến nội tiết ở người 78 2.4.3 Các phương thức tác động hormone 80 2.5 Thực hành: Tổ chức thể động vật 81 Chương SỰ TRAO ĐỔI CHẤT Ở ĐỘNG VẬT 92 Mục tiêu 92 Nội dung chương 92 2.1 Hệ hô hấp 92 2.1.1 Cấu trúc hệ hô hấp 92 2.1.2 Sự trao đổi khí ở phổi ở mô 94 2.2 Hệ tuần hoàn 96 2.2.1 Máu 96 2.2.1.1 Các thành phần máu 96 2.2.1.2 Sự đông máu 99 2.2.2 Hệ tuần hoàn .100 2.2.2.1 Con đường tuần hoàn 100 2.2.2.2 Sự bơm máu 101 2.3 Hệ tiêu hóa 103 2.3.1 Cấu trúc hệ tiêu hoá 103 2.3.2 Sự tiêu hoá enzim ở người 104 2.4 Hệ tiết 108 2.4.1 Cấu trúc thận 108 2.4.2 Chức thận 109 iii CHƯƠNG CẤU TRÚC TẾ BÀO MH09-01 Giới thiệu Cơ thể sinh vật cấu tạo bởi đơn vị gọi tế bào Cơ thể người cấu tạo bởi hàng ngàn tỉ tế bào Trẻ sơ sinh có khoảng 2.000 tỉ tế bào, người trưởng thành có khoảng 100.000 tỉ tế bào; có khoảng 30 tỉ tế bào não, 20 tỉ tế bào hồng cầu máu có khoảng 200 loại tế bào chuyên hóa khác Trong vi khuẩn vi sinh vật, thể tế bào Hầu hết tế bào không thấy mắt trần nên hiểu biết tế bào tùy thuộc vào trình độ phát triển kính hiển vi Vào năm 50, nhà sinh vật học biết có hay bào quan diện bên tế bào, với kính hiển vi điện tử người ta quan sát ở mức siêu cấu nhiều bào quan diện tế bào Mục tiêu: - Kiến thức: + Mô tả thành phần cấu tạo tế bào nhóm sinh vật + Trình bày đại phân tử quan trọng tế bào - Kĩ năng: + So sánh khác biệt tế bào Prokaryote tế bào Eukaryote, tế bào động vật tế bào thực vật + Sử dụng kính hiển vi, kính nhìn nổi, thực tiêu tạm thời để quát tế bào - Năng lực tự chủ trách nhiệm: Rèn luyện cho sinh viên có ý thức trách nhiệm việc vệ sinh bảo quản dụng cụ, thiết bị học thực hành Đại cương tế bào: 1.1 Học thuyết tế bào: Hầu hết tế bào có kích thước nhỏ nên mắt trần khơng thể quan sát được, lược sử phát tế bào gần lịch sử phát minh kính hiển vi Galileo (1564 - 1642) chế tạo viễn vọng kính để quan sát bầu trời, tình cờ khám phá vật nhỏ quan sát cách lật ngược đầu kính lại Antoni Van Leeuwenhoek (1632 - 1723) người Hà Lan, yêu cầu kiểm tra tơ lụa, ơng mài thấu kính để quan sát chất lượng vải, nhờ quan sát vật li ti quanh môi trường sống khám phá diện giới vi sinh vật Robert Hooke (1635 - 1703) người Anh, lần mơ tả lỗ nhỏ có vách bao bọc miếng bấc (nút bần) cắt ngang kính hiển vi năm 1665 Hooke dùng thuật ngữ tế bào (cellula có nghĩa phịng, buồng nhỏ, ý nghĩa lịch sử từ vẫn dùng ngày nay) để lỗ Mãi đến kỷ 19 khái niệm sinh vật có cấu tạo tế bào Hooke sống dậy từ nhiều công trình nghiên cứu, đặc biệt hai cơng trình hai người Ðức: nhà thực vật học Matthias Jakob Schleiden (1838) nhà động vật học Theodor Schwann (1839) Hai ông hệ thống hóa quan điểm thành thuyết tế bào: “Tất sinh vật hay nhiều tế bào tạo thành, nói cách khác, Tế bào đơn vị cấu tạo sống tất sinh vật.” Ðến năm 1858 thuyết tế bào mở rộng thêm bác sĩ người Ðức (Rudolph Virchow): Tế bào tế bào có trước sinh Quan điểm (mở rộng tế bào) Virchow sau Louis Pasteur (1862) thuyết phục nhà khoa học đồng thời hàng loạt thí nghiệm chứng minh Như tóm tắt thuyết tế bào sau: Tế bào đơn vị cấu tạo sống tất sinh vật, tế bào tế bào có trước sinh 1.2 Những đặc tính chung tế bào: a Hình dạng: Hình dạng tế bào biến thiên tùy thuộc nhiều vào tế bào sinh vật đơn bào hay tế bào chuyên hóa để giữ nhiệm vụ thể sinh vật đa bào Từ dạng đơn giản hình cầu, hình trứng, hình que gặp ở sinh vật đơn bào đến hình dạng phức tạp tế bào hình ở mô thực vật, hay tế bào thần kinh ở động vật cấp cao Hình 1.1: Hình dạng tế bào Hình 1.2: Hình dạng tế bào amip Hình 1.3: Hình dạng tế bào máu người Ðặc biệt ở sinh vật đơn bào hình dạng có ý nghĩa quan trọng đời sống chúng Ví dụ, vi khuẩn hình cầu chịu đựng khơ hạn giỏi diện tích tiếp xúc với mơi trường bên ngồi giữ nước dù mơi trường sống khơ Ngược lại vi khuẩn hình que dài có diện tích tiếp xúc cho đơn vị thể tích với mơi trường bên ngồi lớn nên tồn dễ dàng mơi trường có nồng độ thức ăn khơng cao b Kích thước: Kích thước tế bào biến thiên theo loại tế bào Nói chung, thường tế bào nhỏ phải dùng kính hiển vi quan sát Vi khuẩn có lẻ sinh vật đơn bào có kích thước nhỏ Ví dụ, vi khuẩn Dialister pneumosintes có kích thước nhỏ 0,5 x 0,5 x 1,5 µm trứng chim đà điểu tế bào có đường kính đến 20 cm, hay tế bào thần kinh có đường kính nhỏ dài đến 90 - 120 cm Trung bình đường kính biến thiên khoảng từ 0,5 đến 40 µm Thật độ lớn nhỏ tế bào không quan trọng mà tỉ lệ diện tích bề mặt thể tích tế bào có ảnh hưởng lớn đến đời sống tế bào Tế bào lấy thức ăn, oxy từ môi trường chung quanh thải chất cặn bả bên tế bào Các vật liệu phải di chuyển xuyên qua bề mặt tế bào Khi tế bào gia tăng kích thước, thể tích tăng gấp nhiều lần so với gia tăng diện tích (ở hình cầu, thể tích tăng theo lủy thừa bậc ba diện tích tăng theo lủy thừa bậc hai) Do đó, tế bào lớn lên trao đổi qua bề mặt tế bào khó khăn 1.3 Phân loại tế bào: Dựa đặc điểm cấu trúc tế bào phân chia tế bào sinh vật làm hai nhóm: tế bào sơ hạch tế bào chân hạch 5.4.9 Quan sát tế bào xoang miệng: Dùng đầu tăm cạo nhẹ mặt xoang miệng Phết vết cạo mặt lame có sẵn giọt lugol Đậy lamelle quan sát kính hiển vi Hình 1.52: Tế bào xoang miệng 5.4.10 Thực tiêu quan sát số động vật nguyên sinh nước tự nhiên: Dùng ống nhỏ giọt lấy giọt nước lấy từ ao hồ cho lên lame đậy lamelle lại đem lên kính hiển vi quan sát có mặt động vật nguyên sinh Hình 1.53: Paramecium 41 Chiên mao Euglena Phacus Hình 1.54: Euglena, Phacus CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG Câu 1: So sánh tế bào chân hạch tế bào sơ hạch? Câu 2: Nêu cấu trúc chức bào quan ở tế bào chân hạch? Câu 3: So sánh tế bào thực vật tế bào động vật? Câu 4: Trình bày vận chuyển chất qua màng tế bào? Câu 5: Nêu cấu trúc chức đại phân tử quan trọng tế bào? 42 CHƯƠNG SỰ PHÂN CHIA TẾ BÀO MH09-02 Giới thiệu Trong chương nầy khảo sát hoạt động đặc biệt tế bào: cách thức tế bào phân cắt truyền thông tin di truyền từ hệ nầy sang hệ khác Như biết, gen sinh vật (đơn vị mang thông tin di truyền) truyền từ tế bào nầy sang tế bào khác qua hệ tế bào thể Chúng xác định đặc điểm sinh vật định hướng cho hoạt động chúng Vì nhân đơi phân ly nhiễm sắc thể trình phân bào sở cho kế tục đa dạng sống Mục tiêu: - Kiến thức: Trình bày trình phân bào cách hệ thống nhằm giúp sinh viên hiểu sở sinh trưởng phát triển ở sinh vật - Kĩ năng: + So sánh khác biệt q trình phân bào ở nhóm sinh vật + Thực tiêu để quan sát trình phân bào nguyên nhiễm giảm nhiễm - Năng lực tự chủ trách nhiệm: Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ việc thực tiêu Chu kỳ tế bào: Sự phân chia tế bào đặc điểm sống Nó cho phép thể đa bào tăng trưởng Nó giúp thay tế bào bị thương, bị chết, giữ cho tổng số tế bào cá thể trưởng thành tương đối định Chẳng hạn, thể người giây có hàng triệu tế bào phân chia để trì tổng số khoảng 6.1013 tế bào Ðồng thời phân chia tế bào sở cho sinh sản sinh vật Ở tế bào chân hạch chu kỳ tế bào trình tự kiện kể từ tế bào phân chia thành hai tế bào đến tế bào bắt đầu phân chia 43 Một chu kỳ tế bào gồm hai kỳ: kỳ trung gian (interphase) kỳ phân cắt nhân tế bào chất (mitotic phase) Kỳ trung gian chia làm giai đoạn: G1, S, G2 Thời gian cần thiết cho kỳ khác nhiều tùy theo loại tế bào Tuy nhiên, kỳ trung gian thường chiếm phần lớn thời gian chu kỳ tế bào Hình 2.1: Chu kỳ tế bào Phân bào nguyên nhiễm: 2.1 Giai đoạn chuẩn bị: Trong phần lớn đời sống, tế bào ở vào giai đoạn không phân chia gọi kỳ trung gian Trong thời kỳ nầy, tế bào tiến hành hoạt động sống hô hấp, tổng hợp protein, tăng trưởng, chuyên hóa vật liệu di truyền chép Lúc nhân tế bào chưa xuất nhiễm sắc thể, thấy chất nhiễm sắc, màng nhân hạch nhân Ở tế bào động vật, cạnh nhân cịn có trung tử hình trụ nằm thẳng góc với Kỳ trung gian gồm giai đoạn: G1(gap 1), S (synthesis) G2 (gap 2) Trong giai đoạn G1 ribô thể bào quan bắt đầu nhân đôi Trong giai đoạn S, tổng hợp ADN xảy với tiếp tục nhân đôi bào quan Khi chép ADN kết thúc, giai đoạn G2 bắt đầu tế bào chuẩn bị phân cắt nhân 2.2 Giai đoạn phân bào: Sau giai đoạn G2, tế bào bắt đầu kỳ phân chia nhân Kỳ thường chia thành giai đoạn riêng biệt kỳ trước, kỳ giữa, kỳ sau kỳ cuối (nhưng giai đoạn nầy thực nằm trình liên tục, nối tiếp nhau) a Kỳ trước (Prophase): 44 Ở tế bào động vật, trung tử nhân đôi phân ly hai cực tế bào, nhiễm sắc thể bắt đầu xoắn lại, trở nên ngắn dầy Lúc đầu chúng có dạng sợi dài mãnh, sau có dạng hình que ngắn Một thoi vi ống giúp nhiễm sắc thể phân ly trình phân cắt hình thành ở kỳ trước Khi trung tử bắt đầu phân ly, hệ thống vi ống xuất ở gần cặp trung tử tỏa theo tất hướng Các vi ống nầy gọi thể (asters) Khi cặp trung tử đến cực tế bào, số vi ống nối với vi ống ở cực đối diện Các vi ống nầy với thể tạo thành thoi phân bào Cuối kỳ trước, màng nhân hạch nhân biến mất, số vi ống gắn vào đĩa protein (gọi kinetochores) ở tâm động nhiễm sắc tử Các vi ống nối tâm động với cực Ở tế bào thực vật, khơng có trung tử thể vẫn có thành lập thoi vi ống b Kỳ (Metaphase): Ðầu kỳ giữa, nhiễm sắc thể (lúc đầu phân bố ngẫu nhiên nhân) bắt đầu di chuyển mặt phẳng xích đạo thoi phân bào Ðến kỳ, nhiễm sắc thể xếp mặt phẳng nầy Cuối kỳ, tâm động cặp nhiễm sắc tử tách ra, nhiễm sắc tử trở thành nhiễm sắc thể có tâm động riêng Hình 2.2: Sự ngun phân tế bào thực vật A Kỳ trước B Kỳ 45 C Kỳ sau D Kỳ cuối c Kỳ sau (Anaphase): Sau tâm động tách ra, hai nhiễm sắc thể phân ly hai cực đối diện tế bào Lúc vi ống từ hai cực tế bào kéo dài đẩy hai cực xa Cuối kỳ này, tế bào có hai nhóm nhiễm sắc thể riêng biệt, nhóm nằm ở cực tế bào Sự phân chia tế bào chất (cytokinesis) thường bắt đầu vào cuối kỳ nầy d Kỳ cuối (Telophase): Khi hai nhiễm sắc thể đến hai cực, chúng bao màng nhân Sau nhiễm sắc thể bắt đầu tháo xoắn trở lại hình dạng ở kỳ trung gian, hạch nhân từ từ xuất trở lại Thoi phân bào biến Sự phân chia tế bào chất thường hoàn tất suốt kỳ nầy Kỳ cuối kết thúc hai nhân có đầy đủ đặc điểm ở kỳ trung gian Kết thúc phân chia nhân: từ nhân có nhiễm sắc thể (2n) cho hai nhân, nhân có nhiễm sắc thể (2n) Sau nhân phân chia đến phân chia tế bào chất (cytokinesis) - Ở tế bào động vật: Sự phân chia ở tế bào động vật bình thường bắt đầu thành lập rãnh phân cắt (cleavage furrow) chạy vòng quanh tế bào Khi phân chia tế bào chất xảy ra, vị trí rãnh thường xác định định hướng thoi phân bào, thường ở vùng mặt phẳng xích đạo thoi Rãnh nầy ngày ăn sâu vào cắt ngang qua tế bào, tạo hai tế bào - Ở tế bào thực vật: Vì tế bào thực vật có vách celluloz tương đối cứng nên tạo rãnh phân cắt, phân chia tế bào chất xảy theo cách khác Ở nhiều loài nấm tảo, màng nguyên sinh vách phát triển vào bên tế bào hai mép gặp tách biệt hoàn toàn thành hai tế bào Ở thực vật bậc cao màng đặc biệt gọi đĩa tế bào (cell plate) thành lập ở mặt phẳng xích đạo thoi phân bào Ðĩa tế bào ban đầu hình thành ở trung tâm tế bào chất từ từ lan chạm vào mặt tế bào cắt tế bào làm hai phần 46 tế bào động vật tế bào tảo tế bào thực vật bậc cao Hình 2.3: Ba kiểu phân chia tế bào chất Phân bào giảm nhiễm: Như biết, nguyên phân giúp trì số lượng nhiễm sắc thể không đổi tế bào dinh dưỡng Trong tế bào giao tử (trứng tinh trùng), số lượng nhiễm sắc thể nửa so với tế bào dinh dưỡng để thụ tinh (một trứng kết hợp với tinh trùng) tạo thành hợp tử, số lượng nhiễm sắc thể lưỡng bội khôi phục trở lại Quá trình phân chia làm số lượng nhiễm sắc thể giao tử nửa gọi giảm phân Quá trình giảm phân gồm hai lần phân chia, kết từ tế bào lưỡng bội (2n) tạo bốn tế bào đơn bội (n) Lần phân chia thứ có giảm số lượng nhiễm sắc thể, lần phân chia thứ hai có phân ly nhiễm sắc tử Mỗi lần phân chia có giai đoạn: kỳ trước, kỳ giữa, kỳ sau kỳ cuối Giữa hai lần phân chia khơng có kỳ trung gian Trước tế bào giảm phân có tổng hợp ADN nhân đơi bào quan 3.1 Lần phân bào thứ nhất: a Kỳ trước I: Nhiều kiện diễn kỳ trước I giảm phân giống kỳ trước nguyên phân Các nhiễm sắc thể từ từ xoắn lại, trở nên dầy ngắn hơn, bắt màu đậm Hạch nhân màng nhân từ từ biến mất, thoi phân bào thành lập Nghiên cứu phương pháp đánh dấu (dùng chất đồng vị phóng xạ) cho thấy nhân đôi vật liệu di truyền xảy kỳ trung gian (trước kỳ trước I) hai nhiễm sắc tử chưa tách biệt Tuy nhiên, có khác biệt quan trọng kỳ trước I giảm phân với kỳ trước nguyên phân Ðiểm khác biệt chủ yếu nhiễm sắc tử cặp nhiễm sắc thể tương đồng luôn nằm cạnh di chuyển Hai nhiễm sắc tử nhiễm sắc thể giữ chặc với bởi cặp trục protein mỏng chạy dọc theo suốt chiều dài nhiễm sắc thể Các trục protein hai 47 nhiễm sắc thể tương đồng nối với cầu protein chéo tạo thành cấu trúc gọi phức hệ tiếp hợp (synaptonemal complex), kết nối nhiễm sắc tử với tạo thành tứ tử (tetrad) Quá trình gọi tiếp hợp (synapsis) Lúc ny q trình quan trọng trao đổi chéo (crossing over) bắt đầu Nhiễm sắc tử nhiễm sắc thể trao đổi số đoạn với nhiễm sắc tử nhiễm sắc thể khác cặp tương đồng, tạo nhiễm sắc tử lai Khi phức hệ tiếp hợp bị phá vỡ, hai nhiễm sắc tử lai vẫn cịn dính điểm gọi điểm bắt chéo (chiasma) cặp nhiễm sắc thể tương đồng Hình 2.4: Sự trao đổi chéo Cuối kỳ trước I phần lớn nhiễm sắc thể có hai nhiễm sắc tử lai (vì vật liệu di truyền trao đổi hai nhiễm sắc tử hai nhiễm sắc thể tương đồng) Các vi ống xuất hiện, tỏa từ hai cực tế bào, số vi ống đính vào tâm động b Kỳ I: Các cặp nhiễm sắc thể tương đồng hoạt động đơn vị thống nhất, di chuyển tập trung mặt phẳng xích đạo thoi phân bào c Kỳ sau I: Tâm động hai nhiễm sắc thể khơng phân chia, có tách phân ly hai cực tế bào hai nhiễm sắc thể Vì nhiễm sắc thể có tâm động gắn với vi ống cực nên hai nhiễm sắc thể cặp tương đồng kéo hai cực đối diện d Kỳ cuối I: 48 Kỳ cuối I giảm phân kỳ cuối nguyên phân giống nhau, khác biệt giảm phân nhân thành lập nửa số nhiễm sắc thể so với nhân ban đầu nhiễm sắc thể có hai nhiễm sắc tử Tiếp theo lần phân chia thứ I có kỳ ngắn tương tự kỳ trung gian hai lần ngun phân khơng có chép vật liệu di truyền khơng có tạo thành nhiễm sắc tử 3.2 Lần phân bào thứ 2: Ðây lần phân chia nguyên nhiễm (số lượng nhiễm sắc thể không đổi sau phân chia) - Ở kỳ trước II khơng có tượng tiếp hợp tế bào khơng có nhiễm sắc thể tương đồng, thoi phân bào thành lập từ vi ống - Sang kỳ II nhiễm sắc thể tập trung mặt phẳng xích đạo thoi phân bào, sợi thoi đính vào tâm động Sau tâm động phân chia, nhiễm sắc tử tách thành nhiễm sắc thể - Trong kỳ sau II, nhiễm sắc thể phân ly hai cực tế bào - Ðến kỳ cuối II, bốn nhân thành lập, nhân có số nhiễm sắc thể đơn bội * Sự giảm phân chu kỳ sống sinh vật: - Ở thực vật : Sự giảm phân thường tạo tế bào sinh sản đơn bội (n) gọi bào tử (spores) Các bào tử thường nguyên phân để phát triển thành thể đa bào đơn bội Ở số thực vật sơ khai Tảo, bào tử đơn bội (giai đoạn 1) nguyên phân phát triển thành thể đa bào đơn bội, tăng trưởng nhanh, chuyên hóa Giai đoạn nầy chiếm phần lớn chu kỳ sống (giai đoạn 2) Các thể đa bào nầy nguyên phân tạo giao tử đơn bội (giai đoạn 3) Qua thụ tinh, giao tử tạo thành hợp tử lưỡng bội (giai đoạn 4) Ngay sau hợp tử giảm phân để tạo bào tử đơn bội, bắt đầu chu kỳ Ở thực vật này, giai đoạn đơn bội chiếm ưu thế, giai đoạn lưỡng bội ở hợp tử tạm thời Ở Dương xĩ, giai đoạn lưỡng bội đơn bội chu kỳ sống xấp xĩ Ở giai đoạn lưỡng bội chu kỳ sống, tế bào quan sinh sản giảm phân tạo bào tử đơn bội (giai đoạn 1) Các bào tử nguyên phân phát triển thành đa bào đơn bội (giai đoạn 2) Sau cùng, chúng tạo giao tử đơn bội nguyên phân (giai đoạn 3) Sự thụ tinh phối hợp hai giao tử thành hợp tử lưỡng bội (giai đoạn 4) Hợp tử nguyên phân phát 49 triển thành đa bào lưỡng bội (giai đoạn 5) Khi nầy giảm phân tạo bào tử, chu kỳ bắt đầu Ở thực vật hột kín, giai đoạn giai đoạn tiêu giảm, - tế bào không sống tự phần lớn đời sống đa bào lưỡng bội (giai đoạn 5) - Ở động vật: Trừ ngoại lệ, động vật bậc cao tồn ở dạng thể đa bào lưỡng bội toàn chu kỳ sống chúng Vào thời kỳ sinh sản, giảm phân tạo giao tử đơn bội Khi nhân giao tự hợp lại thụ tinh tạo hợp tử lưỡng bội Sau hợp tử nguyên phân để tạo cá thể đa bào Như vậy, có giao tử (tinh trùng trứng) ở giai đoạn đơn bội chu kỳ sống động vật Hình 2.5: Bốn kiểu chu kỳ sống sinh vật Ở động vật đực, tinh trùng tạo từ biểu mô sinh tinh nằm ống sinh tinh dịch hoàn (testes) Khi tế bào biểu mô giảm phân, bốn tế bào đơn bội nhỏ, kích thước xấp xĩ tạo Sau bốn tế bào nầy chuyên hóa thành tinh trùng (sperm), có dài, 50 với tế bào chất ở phần đầu Q trình sản sinh tinh trùng gọi sinh tinh (spermatogenesis) Ở động vật cái, tế bào trứng tạo nang buồng trứng (ovaries) bởi trình gọi sinh trứng (oogenesis) Khi tế bào buồng trứng giảm phân, tế bào đơn bội tạo thành có kích thước khác Lần phân bào thứ I tạo tế bào tương đối lớn tế bào nhỏ gọi thể cực (polar body) thứ Trong lần phân bào thứ II, tế bào lớn lại cho thể cực nhỏ thứ hai tế bào lớn Tế bào lớn sau chuyên hóa thành tế bào trứng (ovum) Thể cực thứ tiếp tục phân chia lần thứ II không phân chia Các thể cực khơng có chức Như tế bào lưỡng bội buồng trứng hoàn tất giảm phân, có tế bào trứng tạo Hình 2.6: Sơ đồ minh họa sinh tinh sinh trứng động vật Thực hành: Sử dụng kính hiển vi quan sát phân bào nguyên nhiễm phân bào giảm nhiễm 4.1 Dụng cụ, thiết bị: Kính hiển vi, đĩa đồng hồ, kim mũi mác kim mũi dáo, kính mang vật, kính đậy vật, giấy thấm, dao lam 4.2 Hóa chất: 51 Dung dịch acetocarmin, HCl 1N, nước cất, dung dịch cố định hình carnoy 4.3 Mẫu vật: Củ hành trồng lấy rễ non, hẹ cờ bắp 4.4 Nội dung thực hành: 4.4.1 Sự phân bào nguyên nhiễm: a Phương pháp cố định mẫu: Quá trình phân bào nguyên nhiễm quan sát tế bào mơ phân sinh ở chóp rễ hành Phương pháp cố định mẫu sau: Củ hành rửa cắt hết rễ Sau đem giâm củ hành cát ẩm tro trấu tưới ẩm 36 – 48 rễ phát triển dài khoảng 0.5 – 1cm Cắt rễ ngâm dung dịch carnua biến đổi khoảng 24 để cố định mẫu Mẫu cố định tồn trữ điều kiện sử dụng thời gian dài để quan sát giai đoạn phân bào nguyên nhiễm b Thực tiêu tạm thời: Các bước thực tiêu tạm thời để quan sát giai đoạn phân bào nguyên nhiễm ở rễ hành thực sau: - Gắp – rễ hành cố định đặt lên kính mang vật - Nhỏ – giọt HCl 2N vào rễ ngâm rễ khoảng – phút Sau đó, rửa rễ nhiều lần nước cất Axit HCl có tác dụng thủy phân vách cellulose để tán mẫu tế bào tách rời dễ quan sát - Cắt phần chóp rễ dài khoảng – mm, dùng bề kim mũi dáo đè nhẹ lên rễ Khi cắt rễ ý cắt phần có màu trắng đục, vùng mô phân sinh tế bào phân cắt mạnh quan sát đầy đủ giai đoạn trình phân bào nguyên nhiễm - Nhỏ – giọt thuốc nhuộm Aceto carmin vào mẫu nhuộm – phút Sau đậy mẫu kính đậy vật - Dùng cán kim mũi dáo cán kim nhọn tán lên mẫu cho mẫu phân tán - Dùng giấy thấm chậm phần thuốc nhuộm thừa xung quanh kính đậy vật - Giở giấy thấm ra, đặt tiêu lên bàn kính để quan sát ở vật kính 10 40 52 c Quan sát nhận dạng kỳ: - Kỳ trung gian: Nhân tế bào nhỏ, ăn màu đậm tế bào chất, thường nằm ở tế bào, màng nhân rõ rệt, nhân có hai hạch nhân - Kỳ trước: Nhân tế bào phồng to, ăn màu đậm, hạch nhân dần khơng cịn Trong nhân thấy nhiễm sắc thể dạng dấu chấm đậm, dấu phẩy dạng sợi - Kỳ giữa: Các nhiễm sắc thể kép tập trung ở mặt phẳng xích đạo thoi vi ống, tâm động bám sợi thoi vi ống dàn mặt phẳng xích đạo - Kỳ sau: Các nhiễm sắc thể phân ly hai cực tế bào - Kỳ cuối: Tại hai cực tế bào nhiễm sắc thể tháo xoắn, màng nhân xuất hiện, hạch nhân rõ dần Vách cellulose hình thành tế bào chia tế bào kỳ trung gian kỳ kỳ sau kỳ cuối Hình 2.7: Các kì phân bào nguyên nhiễm 4.4.2 Sự phân bào giảm nhiễm: a Phương pháp cố định mẫu: Quá trình phân bào giảm nhiễm quan sát ở tế bào bao phấn hẹ thời kỳ hình thành hạt phấn Phương pháp cố định mẫu sau: - Chọn bao phấn hẹ ở thời kỳ phân chia khác nhau, tế bào thực trình phân chia mạnh khoảng từ 9h đến 11h sáng 53 - Rửa bao phấn hẹ nước đem ngâm dung dịch Carnur từ – 24 - Ngâm rễ cồn 700 Có thể giữ mẫu lâu cồn b Thực tiêu tạm thời: Các bước thực tiêu tạm thời để quan sát giai đoạn phân bào giảm nhiễm ở hẹ thực sau: - Gắp – hoa hẹ cố định đặt lên kính mang vật Chú ý trưởng thành bao phấn theo vị trí khác hoa hẹ - Cắt cuống hoa dùng kẹp kim mũi dáo tách lấy bao phấn loại bỏ phần dư thừa (như cánh hoa, cuống hoa) - Cắt bao phấn, sau nhỏ – giọt thuốc nhuộm Aceto carmine lên bao phấn nhuộm – phút Sau đậy mẫu kính đậy vật - Dùng cán kim mũi dáo cán kim nhọn tán lên mẫu cho mẫu phân tán - Dùng giấy thấm chậm phần thuốc nhuộm thừa xung quanh kính đậy vật, ý tránh tế bào bị trơi ngồi qua giấy thấm - Đặt tiêu lên bàn kính để quan sát ở vật kính 10 40 c Quan sát nhận dạng kỳ: Trên tiêu quan sát số giai đoạn, sinh viên tổ học chung để quan sát tất giai đoạn trình giảm phân GIẢM PHÂN - Kỳ trước 1: Nhiễm sắc thể bắt đầu đóng xoắn nên quan sát sợi NST ăn màu hồng thuốc nhuộm, hạch nhân vẫn - Kỳ 1: Các cặp NST kép tập trung thành cặp đồng dạng mặt phẳng xích đạo tế bào, tâm động cặp NST chuẩn bị hướng cực tế bào, NST kép cặp đồng dạng chuẩn bị phân li hai cực - Kỳ sau 1: Trong cặp nhiễm sắc thể kép đồng dạng, cực tế bào - Kỳ cuối 1: Các NST tới hai cực, NST chuẩn bị bước vào giảm phân 2, hạch nhân vẫn 54 GIẢM PHÂN - Kỳ trước 2: Các nhiễm sắc thể hình sợi, ăn màu hồng đậm thuốc nhuộm, khơng cịn hạch nhân - Kỳ 2: Các NST kép ở hai tế bào xếp ở mặt phẳng xích đạo thoi vi ống (vng góc với mặt phẳng xích đạo kỳ 1) - Kỳ sau 2: Nhiễm sắc thể đơn trượt thoi vi ống hai tế bào cực tế bào - Kỳ cuối 2: Các NST tới cực tế bào, NST duỗi khơng cịn dạng sợi Vách tế bào hình thành chia hai tế bào thành tế bào gọi tứ tử, tế bào hình thành hạt phấn lần phân bào lần phân bào Hình 2.8: Các kì phân bào giảm nhiễm CÂU HỎI ƠN TẬP CHƯƠNG Câu Chu kỳ tế bào gì? Gồm kỳ? Câu Phân bào nguyên nhiễm diễn qua kỳ? Diễn biến kỳ? Câu Phân bào giảm nhiễm trải qua lần chia? Diễn biến lần? 55 ... THIỆU Bài giảng đại cương biên soạn nhằm cung cấp kiến thức sinh học đại cương dành cho sinh viên ngành - Cao Đẳng dịch vụ thú y - Cao Đẳng Nuôi trồng thủy sản - Cao đẳng Bảo vệ thực vật Nội dung... 10 2 .1. 3 .1. Nhiễm sắc thể 11 2 .1. 3.2 Hạch nhân 11 2 .1. 3.3 Màng nhân 11 2 .1. 4 Vách tế bào 12 2 .1. 4 .1 Vách tế bào thực vật 12 2 .1. 4.2... 53 2 .1. 1 .1 Mô phân sinh 53 2 .1. 1.2 Mô phân sinh bên 54 2 .1. 2 Mơ chun hóa 54 2.2 Cơ quan dinh dưỡng ở thực vật 56 2.2 .1 Rễ 57 2.2 .1. 1 Hình