Buzz
Giảm phân là quá trình phân bào giảm nhiễm trong quá trình tạo ra giao tử.
Trong quá trình giảm phân, tế bào sinh dục (có bộ nhiễm sắc thể 2n) trải qua hai lần phân bào liên tiếp, gọi là giảm phân I và giảm phân II. Tuy nhiên, nhiễm sắc thể chỉ nhân đôi một lần trong kỳ trung gian trước giảm phân I, vì vậy giao tử có bộ nhiễm sắc thể đơn bội: giao tử đực (tinh trùng hoặc tinh tử) và giao tử cái (trứng hoặc noãn) đều có n nhiễm sắc thể đơn.
Diễn biến các kỳ trong quá trình giảm phân
Giai đoạn giảm phân I
Bao gồm kỳ trung gian và bốn kỳ phân bào chính thức.
Kỳ trung gian I
NST kéo dài, cuộn xoắn, sao chép thành NST kép, và trung tử sao chép thành hai trung tử.
Kỳ đầu I
Khi bước vào kỳ đầu I, các NST kép ghép đôi với nhau theo từng cặp tương đồng. Sau quá trình tiếp hợp, các NST bắt đầu quấn chặt lại. Các NST kép trong mỗi cặp dần đẩy nhau ra từ tâm động. Trong khi các NST tiếp tục cuộn lại, thoi phân bào hình thành và một số sợi thoi kết nối với tâm động của các NST.
Trong quá trình ghép đôi, các NST kép trong cặp tương đồng có thể trao đổi các đoạn crômatit với nhau. Hiện tượng này gọi là trao đổi chéo, dẫn đến sự hoán vị gen. Cuối kỳ đầu I, màng nhân và nhân con dần biến mất, thoi phân bào xuất hiện.
Kỳ đầu I chiếm phần lớn thời gian trong quá trình giảm phân. Tùy thuộc vào loài, kỳ đầu I có thể kéo dài từ vài ngày đến vài chục năm, như ở phụ nữ.
Kỳ giữa I
Các cặp NST kép tương đồng, sau khi ghép đôi và cuộn xoắn tối đa, di chuyển về mặt phẳng xích đạo của tế bào và tập hợp thành hai hàng song song. Dây tơ phân bào từ mỗi cực tế bào chỉ gắn vào một phía của mỗi NST kép trong cặp tương đồng.
Kỳ sau I
Các NST kép trong cặp tương đồng di chuyển về hai cực của tế bào theo các sợi tơ phân ly trên thoi vô sắc.
Kỳ cuối I
Khi các NST kép đã di chuyển đến cực của tế bào, chúng dần dần trở lại dạng sợi mảnh. Màng nhân và nhân con bắt đầu hình thành trở lại. Thoi phân bào tiêu biến, và quá trình phân chia tế bào chất bắt đầu, tạo ra hai tế bào con với số lượng NST giảm đi một nửa (n NST kép).
Giảm phân II
Ngay sau khi kết thúc giảm phân I, các tế bào tiếp tục vào giảm phân II mà không trải qua giai đoạn nhân đôi NST. Giảm phân II tương tự như nguyên phân với 4 kỳ, nhưng diễn biến không giống hoàn toàn với nguyên phân.
Kỳ đầu II
NST vẫn ở dạng n NST kép bắt đầu co ngắn lại và thể hiện số lượng NST kép (đơn bội).
Kỳ giữa II
Các NST kép tập hợp và sắp xếp thành một hàng ở mặt phẳng xích đạo của thoi phân bào.
Kỳ sau II
Mỗi NST kép phân tách tại tâm động thành hai NST đơn và di chuyển về hai cực của tế bào.
Kỳ cuối II
Các NST đơn được bao quanh bởi các nhân mới hình thành, với số lượng bộ đơn bội (n NST).
Kết quả của giảm phân
Sau khi hoàn tất hai giai đoạn giảm phân I và II, một tế bào mẹ (2n NST kép) sẽ tạo ra 4 tế bào con với số lượng NST đơn bằng một nửa số NST kép của tế bào mẹ (n NST đơn). Những tế bào con này sẽ phát triển, trưởng thành và biến đổi thành các giao tử.
Ở động vật, trong con đực, một tế bào mẹ phân chia thành 4 tế bào con, tạo thành 4 tinh trùng di chuyển vào ống sinh tinh của tinh hoàn và vào túi chứa tinh; ở con cái, sau hai lần giảm phân, một tế bào mẹ chỉ tạo thành một tế bào lớn là tế bào trứng, còn lại ba tế bào nhỏ không tham gia vào sinh sản (gọi là thể cực hoặc thể định hướng). Ở thực vật, tế bào sau giảm phân tiếp tục phân chia để hình thành hạt phấn hoặc túi phôi.
Ý nghĩa của giảm phân
Giảm phân, kết hợp với thụ tinh và nguyên phân, là cơ chế giúp duy trì số lượng nhiễm sắc thể đặc trưng và ổn định của loài qua các thế hệ. Sự phân li độc lập và tổ hợp tự do của các cặp NST trong quá trình giảm phân tạo ra nhiều biến dị tổ hợp, làm cho giới sinh vật đa dạng và phong phú. Những biến dị này là nguyên liệu cho chọn lọc tự nhiên và tiến hóa, giúp các loài thích nghi với môi trường mới, đồng thời sinh sản hữu tính (chủ yếu do biến dị tổ hợp) có ưu thế hơn sinh sản vô tính.
So sánh với nguyên phân
Bảng so sánh dưới đây minh họa sự khác biệt giữa nguyên phân và giảm phân.
| Giảm phân | Nguyên phân | |
|---|---|---|
| Kết quả | Tạo thành bốn tế bào, mỗi tế bào mang một nửa số lượng NST của tế bào mẹ | Tạo thành hai tế bào mang bộ NST giống tế bào mẹ |
| Cơ chế | Tạo thành giao tử (tế bào sinh dục) trong sinh sản của sinh vật nhân thực | Sinh sản, sinh trưởng và tái tạo tế bào, sinh sản vô tính |
| Nơi diễn ra | Tế bào sinh dục chín | Tế bào sinh dưỡng (xôma) và tế bào sinh dục sơ khai |
| Các giai đoạn | Kỳ trung gian, Kỳ đầu I, Kỳ giữa I, Kỳ sau I, Kỳ cuối I, Kỳ đầu II, Kỳ giữa II, Kỳ sau II, Kỳ cuối II |
Kỳ trung gian, Kỳ đầu, Kỳ giữa, Kỳ sau, Kỳ cuối |
| Giống với tế bào mẹ | Không | Có |
| Hiện tượng tiếp hợp | Có, thường xảy ra giữa các cặp nhiễm sắc thể tương đồng | Rất ít |
| Bắt cặp nhiễm sắc thể tương đồng? | Có | Không |
| Các NST tách nhau ở tâm động | Không xảy ra ở kỳ sau I, nhưng xảy ra ở kỳ sau II | Xảy ra ở kỳ sau |
| Số lần phân bào | 2 | 1 |
| Sự sắp xếp của các NST ở kỳ giữa | Ở kì giữa I, các NST tập trung thành 2 hàng trên mặt phẳng xích đạo của thoi phân bào, ở kỳ giữa II thì xếp thành 1 hàng | Ở kì giữa, các NST tập trung thành 1 hàng trên mặt phẳng xích đạo của thoi phân bào |
Hình ảnh
Đột biến trong giảm phân
Quá trình giảm phân như đã trình bày là một phần bình thường trong phân chia tế bào sinh dục để tạo giao tử. Tuy nhiên, quá trình này có thể bị rối loạn do hóa chất, tia xạ, hoặc virus, gây ra đột biến về số lượng nhiễm sắc thể, một hiện tượng khá phổ biến ở nhiều loài sinh vật. Ở người, điều này có thể dẫn đến dị bội thể hoặc thể lệch bội; ngoài ra, cũng có thể xảy ra đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể, làm thay đổi phân bố gen trên một hoặc nhiều nhiễm sắc thể (tham khảo trang Đột biến nhiễm sắc thể).
