Quá trình thay đổi của vật chất di truyền trong phân bào

Quá trình thay đổi vật chất di truyền phân bào MÃ: SI10 PHẦN I: MỞ ĐẦU Trong chương trình Sinh học cấp trung học phổ thông, phần kiến thức di truyền nội dung quan trọng Đây sở để lĩnh hội nội dung kiến thức có liên quan: học sinh hiểu rõ thay đổi vật chất di truyền dễ dàng giải thích sở khoa học quy luật di truyền, diễn biến không bình thường nhiễm sắc thể giai đoạn dẫn đến biến đổi hệ con, Nội dung phần thể nhiều tài liệu, nhiên số nội dung kiến thức phần có nhiều thay đổi so với trước Do đó, để cập nhật nội dung kiến thức giúp học sinh có tài liệu ôn tập, củng cố kiến thức kì thi học sinh giỏi, thi đại học tiến hành xây dựng nội dung chuyên đề: “Quá trình thay đổi vật chất di truyền phân bào” Mục đích chuyên đề - Hệ thống lại số kiến thức phân bào - Giới thiệu số câu hỏi tự luận trắc nghiệm Đối tượng, phạm vi áp dụng - Học sinh lớp 10, đội tuyển ôn thi học sinh giỏi môn sinh cấp tỉnh 11, 12 ôn thi học sinh giỏi quốc gia, tham khảo trình ôn thi đại học Nội dung tiến hành nhiều thiếu xót, kính mong ý kiến đóng góp đồng chí Xin chân thành cảm ơn! PHẦN II: NỘI DUNG Chương 1: CẤU TRÚC VÀ VAI TRÒ MỘT SỐ THÀNH PHẦN THAM GIA PHÂN BÀO 1.1 Nhiễm sắc thể (NST) - Các NST tham gia vào trình phân bào NST kép sau nhân đôi kì trung gian - Mỗi NST kép gồm NST đơn có nguồn gốc đính lại với protein cohesin Quá trình phân giải protein cohesin làm cho NST đơn tách tâm động để tham gia vào kì phân bào 1.2 Thoi phân bào 1.2.1 Cấu tạo Thoi phân bào cấu tạo từ vi ống protein tubulin - Các vi ống hình thành trung thể tế bào động vật Từ trung thể vi ống kéo dài phản ứng trùng hợp để protein tubulin kết dính lại với - Các vi ống co ngắn lại phản ứng giải trùng hợp xảy làm phân giải thành phần protein tubulin 1.2.2 Các loại thoi phân bào - Loại 1: gồm vi ống chứa thể động có gắn với NST tâm động nhờ protein: Khi vi ống chứa thể động hoạt động chúng phân giải tiểu phần protein tubulin cấu trúc làm cho vi ống co ngắn lại qua cõng NST cực tế bào kì sau - Loại 2: gồm vi ống động, chúng không liên kết với NST mà tế bào sau xuất vi ống động xuất phát từ cực tế bào đối diện xen cài vào Vai trò vi ống động: Chúng dài làm cho tế bào kéo dài theo kì sau phân bào Hình 1.1: Cấu trúc Nhiễm sắc thể Chương 2: PHÂN BÀO TRỰC PHÂN 2.1 Đặc điểm - Là trình phân bào tế bào nhân sơ vi khuẩn số tế bào không bình thường (tế bào ung thư), chúng không hình thành thoi phân bào 2.2 Cơ chế Ở tế bào nhân sơ trình phân bào trực phân diễn vật chất di truyền nhân đôi, tế bào chất tăng cường tổng hợp, phân chia tế bào thành tế bào 2.3 Kết - Từ tế bào mẹ ban đầu trải qua lần phân chia tạo tế bào 2.4 Ý nghĩa - Giúp sinh vật sinh sản nhanh hình thành khối tế bào Chương 3: PHÂN BÀO GIÁN PHÂN 3.1 Kì trung gian 3.1.1 Đặc điểm - Là gia đoạn trung gian trước tế bào bước vào giai đoạn phân bào - Gồm pha G1, S G2 Trong đó: 3.1.1.1 Pha G1 - Là pha tăng trưởng tế bào KÌ TRUNG GIAN 3.1.1.1 Pha S - Vật chất di truyền nhân đôi 3.1.3 Pha G2 - Hai trung thể hình thành qua nhân đôi từ trung thể đơn - Nhân chứa hai hạch nhân - Màng nhân tồn bao quanh nhân 3.2 Nguyên phân 3.2.1 Đặc điểm - Là trình phân bào xảy tế bào sinh dưỡng, tế bào sinh dục sơ khai hợp tử - Các tế bào tạo từ trình nguyên phân giống hệt tế bào mẹ vật chất di truyền 3.2.2 Cơ chế Gồm giai đoạn * Giai đoạn 1: Phân chia nhân: Gồm kì: Kì đầu, kì giữa, kì sau, kì cuối * Giai đoạn 2: Phân chia tế bào chất 3.2.2.1 Kì đầu - Các NST co ngắn, NST nhân đôi gồm NST đơn nguồn gốc đính với tâm động - Màng nhân nhân tiêu biến - Thoi phân bào hình thành KÌ ĐẦU - Các trung thể tách di chuyển cực tế bào 3.2.2.2 Kì - Các NST tập chung thành hàng mặt phẳng tưởng tượng nằm hai cực tế bào ĐẦU KÌ GIỮA KÌ GIỮA 3.2.2.3 Kì sau - Bắt đầu protein cohesin tách - Hai NST tách bắt đầu di chuyển hai cực tế bào vi ống co ngắn lại - Các vi ống động dài làm cho tế bào kéo dài theo - Cuối kì hai cực tế bào có hai NST tương đương KÌ SAU 3.2.2.4 Kì cuối - Tế bào hình thành hai nhân - Màng nhân tái xuất từ nguyên liệu mảnh cũ - Xuất nhân - Các NST giãn xoắn - Nhân phân chia từ nhân thành hai nhân KÌ CUỐI Giai đoạn phân chia tế bào chất - Xảy vào cuối kì cuối - Gồm hai kiểu: Hình thành rãnh phân cắt, lõm sâu vào chia đôi tế bào chất ( tế bào động vật) hình thành vách ngăn (tế bào thực vật) 3.2.3 Kết Từ tế bào mẹ ban đầu tạo hai tế bào giống hệt giống hệt tế bào mẹ 3.2.4 Ý nghĩa Làm tăng số lượng tê bào giúp thể lớn lên, thay tế bào già, chết, Tạo điều kiện cho đột biến soma biểu thành thể khảm 3.3 Giảm phân 3.3.1 Đặc điểm - Là trình phân bào cuả tế bào sinh dục vùng chín, từ tế mẹ ban đầu tạo tế bào có số lượng NST giảm nửa 3.3.2 Cơ chế Gồm hai giai đoạn: * Giảm phân I: Hình 2.1 Các kì giảm phân I 3.3.2.1 Kì đầu I - Các NST bắt đầu co xoắn lại, NST tương đồng bắt cặp với diễn trình tiếp hợp trao đổi chéo NST khác nguồn - Quá trình trao đổi chéo kết thúc kì đầu NST cặp dần tách - Trung thể di chuyển, thoi phân bào hình thành, màng nhân phân huỷ - Cuối kì đầu vi ống từ cực gắn vào hai thể động, cấu trúc protein nằm tâm động, NST tương đồng sau di chuyển mặt phẳng xích đạo 3.3.2.2 Kì I - Các cặp NST tương đồng xếp thành hàng mặt phẳng xích đạo, NST cặp hướng cực tế bào - Cả hai nhiễm sắc tử NST tương đồng gắn với vi ống động từ cực, nhiễm sắc tử NST tương đồng gắn vào vi ống từ cực đối diện 3.3.2.3 Kì sau I Các protein gắn kết nhiễm sắc tử chị em bị phân giải làm cho NST tương đồng tách di chuyển vêề hai cực tế bào hoạt động thoi phân bào 3.3.2.4 Kì cuối I phân chia tế bào chất - Đầu kì nửa tế bào có NST đơn bội hoàn chỉnh NST nhân đôi - Phân chia tế bào chất diễn đồng thời hình thành nên hai tế bào - Sau diễn giảm phân II mà không xảy nhân đôi NST * Giảm phân II: Hình 2.2 Các kì giảm phân II 3.3.2.5 Kì đầu II - Thoi phân bào hình thành, cuối kì NST hai nhiễm sắc tử dính với tâm động di chuyển mặt phẳng xích đạo 3.3.2.6 Kì II - Các NST xép thành hàng mặt phẳng xích đạo, hai nhiễm sắc tử nguồn khác di truyền xảy trao đổi chéo - Các thể động nhiễm sắc tử gắn với vi ống 3.3.2.6 Kì sau II - Các nhiễm sắc tử chị em tách hân huỷ protein liên kết chúng di chuyển vêề hai cực đối diện 3.3.2.7 Kì cuối II phân chia tế bào chất - Nhân hình thành, NST dãn xoắn diễn trình phân chia tế bào chất 3.3.3 Kết Qua lần phân bào từ tế bào mẹ giảm phân cho tế bào đơn bội, tế bào chứa NST đơn bội, tế bào khác mặt di truyền khác tế bào mẹ 3.3.4 Ý nghĩa Quá trình giảm phân tạo giao tử tham gia thụ tinh giúp trì nòi giống tạo đa dạng di truyền giao tử tượng tiếp hợp trao đổi chéo Chương MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP LIÊN QUAN ĐẾN PHÂN BÀO 4.1 Bài tập nguyên phân 4.1.1 Dạng 1: Xác định số NST, cromatit, tâm động tế bào qua kì nguyên phân Bảng tóm tắt: Kì Số NST Số cromatit Tâm động Trung gian 2n (kép) 4n 2n Trước 2n (kép) 4n 2n Giữa 2n (kép) 4n 2n Sau 4n (đơn) 4n Cuối 2n (đơn) 2n Bài tập 1: Loài cà chua có NST lưỡng bội 2n= 24 Hợp tử trải qua nguyên phân Xác định số NST, cromatit, tâm động có tế bào qua kì nguyên phân Đáp án: Kì Số NST Số cromatit Tâm động Trung gian 24 (kép) 48 24 Trước 24 (kép) 48 24 Giữa 24 (kép) 48 24 Sau 48 (đơn) 48 Cuối 24 (đơn) 24 4.1.2 Xác định số tế bào sinh ra, NST môi trường cung cấp * Số tế bào sinh qua nguyên phân: - Một tế bào qua k lần nguyên phân hình thành 2k tế bào - a tế bào nguyên phân k lần, số tế bào tạo thành: a 2k tế bào * Số NST môi trường cung cấp - Một tế bào có 2n NST qua k lần nguyên phân cần số NST đơn từ môi trường là: (2k – 1) 2n - a tế bào có 2n NST qua k lần nguyên phân cần số NST đơn từ môi trường là: a(2k – 1) 2n Bài tập 2: Loài cà chua có NST lưỡng bội 2n= 24 Một tế bào nguyên phân liên tiếp lần Xác định số tế bào tạo thành, số NST tế bào con, số NST đơn môi trường cung cấp? Đáp án: - Số tế bào tạo thành 28 = 256 tế bào - Số NST tế bào 256 24= 6144 NST - Số NST đơn môi trường cung cấp (28- 1) 24= 6120 NST 4.1.3 Xác định số lần nguyên phân NST loài - Số lần nguyên phân số nguyên dương - Bộ NST lưỡng bội loài số nguyên, chẵn - Dựa vào kiện đề bài, thiết lập chúng với ẩn số cần tìm phương trình Bài tập 3: Ruồi giấm có NST 2n= Có tế bào sinh dưỡng trải qua số đợt nguyên phân cần môi trường cung nguyên liệu tạo thêm 1240 cromatit Xác định số lần nguyên phân tế bào Đáp án: - Gọi k số lần nguyên phân ta có 5(2k- 1)= 1240 - k= lần 4.2 Bài tập giảm phân 4.2.1 Dạng 1: Xác định số NST, cromatit, tâm động tế bào qua kì giảm phân Kì Số NST Số cromatit Tâm động Trung gian 2n (kép) 4n 2n Trước I 2n (kép) 4n 2n Giữa I 2n (kép) 4n 2n Sau I 2n (kép) 4n 2n Cuối I n (kép) 2n n Trước II n (kép) 2n n Giữa II n (kép) 2n n Sau II 2n (đơn) 2n Cuối II n (đơn) n 4.2.2 Xác định số tế bào sinh ra, NST môi trường cung cấp - Một tế bào sinh tinh qua giảm phân tạo tinh trùng - Một tế bào sinh trứng qua giảm phân tạo trứng thể định hướng - Mỗi tê bào sinh sau GP2 mang NST đơn bội - Một tế bào sinh dục có 2n qua giảm phân cần môi trường cung cấp số NST đơn 4n- 2n= 2n Bài tập 4: Một loài có NST 2n= 12 Có tế bào sinh dục sơ khai vùng sinh sản nguyên phân đợt Tất tế bào giảm phân tạo giao tử Tính số giao tử sinh ra? Đáp án: - Số tế bào sinh qua nguyên phân 24= 80 tế bào - Nếu tế bào sinh tinh số giao tử 80 4= 320 giao tử - Nếu tế bào sinh trứng số giao tử 80 giao tử 4.2.3 Xác định số kiểu giao tử tạo trường hợp xảy trao đổi đoạn - Một cặp gồm NST cấu trúc khác trình giảm phân không xảy trao đổi chéo không đột biến tạo hai kiểu giao tử - Xét n cặp tạo ra→2n kiểu giao tử * Xảy trao đổi chéo đơn điểm k số n cặp NST tương đồng có cấu trúc khác nhau: - Xét cặp gồm NST cấu trúc khác nhau, trình giảm phân xảy trao đổi chéo điểm tạo kiểu giao tử - k cặp xảy trao đổi chéo đơn điểm tạo 4k kiểu giao tử - (n-k) cặp lại không trao đổi chéo đơn tạo 2(n-k) kiểu Vậy tổng số giao tử loài 2(n-k) 4k * Xảy trao đổi chéo đơn điểm không lúc k tổng số n cặp NST loài: - trao đổi chéo đơn hai điểm khác có: Tế bào xảy trao đổi chéo đơn điểm 1, có tế bào xảy trao đổi chéo đơn điểm - Xét cặp NST tương đồng xảy trao đổi chéo đơn điểm tạo kiểu giao tử khác nhau: giao tử không trao đổi chéo đơn, giao tử xảy điểm 1, giao tử điểm - Xét n cặp NST có k cặp trao đổi chéo đơn điểm tạo ra: 2(n-k) 6k= 2n 3k * Xảy trao đổi chéo kép k tổng số n cặp NST loài - Xét n cặp NST có k cặp trao đổi chéo kép tạo ra: 2(n-k) 8k 4.3 Bài tập xác định số lượng giao tử tối đa tạo thành 4.3.1 Tế bào bình thường chứa gen phân li độc lập a Tế bào sinh dục đực - Tế bào sinh tinh giảm phân tạo loại tinh trùng - Bước 1: Xác định số kiểu giao tử tối đa tạo từ tế bào chứa gen phân li độc lập (Max) - Bước 2: Gọi n- số tế bào sinh tinh tham gia tạo giao tử, so sánh nếu: + 1< n< (2n) +n> Max số loại tinh trùng tối đa tạo từ n tế bào sinh tinh Max số loại tinh trùng tối đa tạo từ n tế bào sinh tinh (Max) Bài tập 1: Có tế bào sinh tinh có KG: AaBbDdEE giảm phân tạo tinh trùng, xác định số tinh trùng tối đa tạo ra: Đáp án: - KG: AaBbDdEE (chứa cặp dị hợp) tạo 23= (Max) - Ta thấy số tế bào sinh tinh ban đầu (n= 5): n> số tinh trùng tối đa tạo Bài tập 2: Có tế bào sinh tinh cá thể có kiểu gen AaBbddEe giảm phân bình thường tạo tinh trùng Số loại tinh trùng tối đa tạo ra? Đáp án: - KG AaBbddEe tạo 23= (Max) - Ta thấy số tế bào sinh tinh ban đầu (n= 3): 1< n < số tinh trùng tối đa tạo (2.3=6) b Tế bào sinh dục -1 TB sinh trứng giảm phân cho loại trứng -Bước 1: Xác định số kiểu giao tử tối đa tạo từ tế bào chứa gen phân li độc lập (Max) - Bước 2: Gọi n- số tế bào sinh trứng tham gia tạo giao tử, so sánh nếu: + 1< n< Max→ số loại trứng tối đa tạo từ n tế bào sinh trứng (n) + n > Max → số loại trứng tối đa tạo từ n tế bào sinh trứng (Max) Bài tập 3: Có tế bào sinh trứng có KG: AaBbDdEE giảm phân tạo trứng, xác định số trứng tối đa tạo ra: Đáp án: - AaBbDdEE (chứa cặp dị hợp) tạo 23= (Max) - Ta thấy số tế bào sinh trứng ban đầu (n= 5): n>8 số trứng tối đa tạo (8) 4.3.2 Tế bào bình thường chứa gen hoán vị a Tế bào sinh dục đực (TB sinh tinh) - tế bào sinh tinh xảy hoán vị tạo tối đa loại tinh trùng - Bước 1: Xác định số kiểu giao tử tối đa tạo từ tế bào chứa gen hoán vị (Max) - Bước 2: Gọi n- số tế bào sinh tinh tham gia tạo giao tử, so sánh nếu: + 1< n< (4n) +n> Max → số loại tinh trùng tối đa tạo từ n tế bào sinh tinh Max → số loại tinh trùng tối đa tạo từ n tế bào sinh tinh (Max) Bài tập 4: Có tế bào sinh tinh có KG: AB DdEE giảm phân tạo tinh trùng ab Thực tế số tinh trùng tối đa tạo bao nhiêu? Đáp án: - KG AB DdEE xảy hoán vị tạo 4.2= giao tử ab - Ta thấy số tế bào sinh tinh ban đầu (n= 5): n> số tinh trùng tối đa tạo b Tế bào sinh dục (TB sinh trứng) -1 TB sinh trứng giảm phân dù có xảy HVG cho loại trứng - Bước 1: Xác định số kiểu giao tử tối đa tạo từ tế bào chứa gen hoán vị (Max) - Bước 2: Gọi n- số tế bào sinh trứng tham gia tạo giao tử, so sánh nếu: 10 + 1< n< Max→ số loại trứng tối đa tạo từ n tế bào sinh trứng (n) + n > Max → số loại trứng tối đa tạo từ n tế bào sinh trứng (Max) 11 [...]... nguyên phân 4 đợt Tất cả các tế bào con đều giảm phân tạo giao tử Tính số giao tử được sinh ra? Đáp án: - Số tế bào sinh ra qua nguyên phân 5 24= 80 tế bào - Nếu là tế bào sinh tinh thì số giao tử là 80 4= 320 giao tử - Nếu là tế bào sinh trứng thì số giao tử là 80 giao tử 4.2.3 Xác định số kiểu giao tử tạo ra trong trường hợp xảy ra trao đổi đoạn - Một cặp gồm 2 NST cấu trúc khác nhau quá trình giảm phân. .. n cặp NST trong đó có k cặp trao đổi chéo đơn tại 2 điểm như trên tạo ra: 2(n-k) 6k= 2n 3k * Xảy ra trao đổi chéo kép ở k trong tổng số n cặp NST của loài - Xét n cặp NST trong đó có k cặp trao đổi chéo kép tạo ra: 2(n-k) 8k 4.3 Bài tập về xác định số lượng giao tử tối đa được tạo thành 4.3.1 Tế bào bình thường chứa gen phân li độc lập a Tế bào sinh dục đực - 1 Tế bào sinh tinh khi giảm phân tạo ra... Vậy tổng số giao tử của loài là 2(n-k) 4k * Xảy ra trao đổi chéo đơn tại 2 điểm không cùng lúc ở k trong tổng số n cặp NST của loài: - trao đổi chéo đơn hai điểm khác nhau có: Tế bào xảy ra trao đổi chéo đơn tại điểm 1, có tế bào xảy ra trao đổi chéo đơn ở điểm 2 - Xét 1 cặp NST tương đồng xảy ra trao đổi chéo đơn tại 2 điểm tạo ra 6 kiểu giao tử khác nhau: 2 giao tử không trao đổi chéo đơn, 2 giao... n 4.2.2 Xác định số tế bào sinh ra, NST môi trường cung cấp - Một tế bào sinh tinh qua giảm phân tạo 4 tinh trùng - Một tế bào sinh trứng qua giảm phân tạo 1 trứng và 3 thể định hướng - Mỗi tê bào con sinh ra sau GP2 đều mang bộ NST đơn bội - Một tế bào sinh dục có 2n qua giảm phân cần môi trường cung cấp số NST đơn là 4n- 2n= 2n Bài tập 4: Một loài có bộ NST 2n= 12 Có 5 tế bào sinh dục sơ khai tại... đổi chéo và không đột biến tạo ra hai kiểu giao tử - Xét n cặp tạo ra→2n kiểu giao tử * Xảy ra trao đổi chéo đơn tại một điểm ở k trong số n cặp NST tương đồng có cấu trúc khác nhau: - Xét 1 cặp gồm 2 NST cấu trúc khác nhau, quá trình giảm phân xảy ra trao đổi chéo tại 1 điểm sẽ tạo ra 4 kiểu giao tử - k cặp xảy ra trao đổi chéo đơn tại 1 điểm tạo ra 4k kiểu giao tử - (n-k) cặp còn lại không trao đổi. .. kiểu giao tử tối đa tạo ra từ tế bào chứa các gen phân li độc lập (Max) - Bước 2: Gọi n- số tế bào sinh tinh tham gia tạo giao tử, so sánh nếu: + 1< n< (2n) +n> Max thì số loại tinh trùng tối đa được tạo ra từ n tế bào sinh tinh là 2 Max thì số loại tinh trùng tối đa được tạo ra từ n tế bào sinh tinh là 2 (Max) Bài tập 1: Có 5 tế bào sinh tinh có KG: AaBbDdEE giảm phân tạo tinh trùng, xác định số tinh... trứng khi giảm phân cho 1 loại trứng -Bước 1: Xác định số kiểu giao tử tối đa tạo ra từ tế bào chứa các gen phân li độc lập (Max) 9 - Bước 2: Gọi n- số tế bào sinh trứng tham gia tạo giao tử, so sánh nếu: + 1< n< Max→ thì số loại trứng tối đa được tạo ra từ n tế bào sinh trứng là (n) + n > Max → thì số loại trứng tối đa được tạo ra từ n tế bào sinh trứng là (Max) Bài tập 3: Có 5 tế bào sinh trứng có... Ta thấy số tế bào sinh tinh ban đầu là (n= 5): n> 8 vậy số tinh 2 trùng tối đa tạo ra là 8 Bài tập 2: Có 3 tế bào sinh tinh của một cá thể có kiểu gen AaBbddEe giảm phân bình thường tạo tinh trùng Số loại tinh trùng tối đa có thể tạo ra? Đáp án: - KG AaBbddEe tạo ra 23= 8 (Max) - Ta thấy số tế bào sinh tinh ban đầu là (n= 3): 1< n < 8 vậy số tinh 2 trùng tối đa tạo ra là (2.3=6) b Tế bào sinh dục cái... giảm phân tạo trứng, xác định số trứng tối đa tạo ra: Đáp án: - AaBbDdEE (chứa 3 cặp dị hợp) tạo ra 23= 8 (Max) - Ta thấy số tế bào sinh trứng ban đầu là (n= 5): n>8 vậy số trứng tối đa tạo ra là (8) 4.3.2 Tế bào bình thường chứa gen hoán vị a Tế bào sinh dục đực (TB sinh tinh) - 1 tế bào sinh tinh xảy ra hoán vị tạo ra tối đa 4 loại tinh trùng - Bước 1: Xác định số kiểu giao tử tối đa tạo ra từ tế bào. .. ra từ tế bào chứa các gen hoán vị (Max) - Bước 2: Gọi n- số tế bào sinh tinh tham gia tạo giao tử, so sánh nếu: + 1< n< là (4n) +n> Max → thì số loại tinh trùng tối đa được tạo ra từ n tế bào sinh tinh 4 Max → thì số loại tinh trùng tối đa được tạo ra từ n tế bào sinh tinh 4 là (Max) Bài tập 4: Có 5 tế bào sinh tinh có KG: AB DdEE giảm phân tạo tinh trùng ab Thực tế số tinh trùng tối đa được tạo ra