1. Hướng dẫn giải bài tập về nguyên phân và giảm phân
1.1. Xác định số lượng NST, số cromatit và số tâm động trong từng kỳ của quá trình phân chia tế bào
- NST nhân đôi xảy ra trong kì trung gian của chu kỳ tế bào.
- Cromatit chỉ xuất hiện trong các NST kép, với mỗi NST kép gồm hai cromatit. Dù ở dạng kép hay đơn, mỗi NST đều có một tâm động tương ứng, và số lượng tâm động bằng số lượng NST trong tế bào.
- Sử dụng bảng để xác định số lượng NST, cromatit và tâm động của từng tế bào qua các kỳ trong quá trình nguyên phân.
Bảng tổng hợp số lượng NST, cromatit và tâm động trong tế bào qua các kỳ của nguyên phân
Kì | Trung gian | Kỳ đầu | Kỳ giữa | Kỹ sau | Kỳ cuối |
Số NST đơn | 0 | 0 | 0 | 4n | 2n |
Số NST kép | 2n | 2n | 2n | 0 | 0 |
Số cromatit | 4n | 4n | 4n | 0 | 0 |
Số tâm động | 2n | 2n | 2n | 4n | 2n |
Bảng tổng hợp số lượng NST, cromatit và tâm động qua các kỳ của giảm phân
Các kì giảm phân | Số NST | Số cromatit | Số tâm động |
Trung gian I | 2n kép | 4n | 2n |
Kì đầu I | 2n kép | 4n | 2n |
Kì giữa I | 2n kép | 4n | 2n |
Kì sau I | 2n kép | 4n | 2n |
Kì cuối I | n kép | 2n | n |
Trung gian II | n kép | 2n | n |
Kì đầu II | n kép | 2n | n |
Kì giữa II | n kép | 2n | n |
Kì sau II | 2n đơn | 0 | 2n |
Kì cuối II | n đơn | 0 | n |
1.2. Xác định số lượng tế bào con hình thành sau quá trình nguyên phân
Với một tế bào ban đầu:
- 1 tế bào nhân đôi một lần -> tạo ra 2 tế bào -> tổng cộng 2 tế bào
- 1 tế bào nhân đôi hai lần -> tạo ra 2 x 2 tế bào -> tổng cộng 4 tế bào
- 1 tế bào nhân đôi ba lần -> tạo ra 2 x 4 tế bào -> tổng cộng 8 tế bào
-> Một tế bào trải qua k lần nhân đôi sẽ sản sinh ra 2^k tế bào
Nếu x tế bào thực hiện nguyên phân liên tiếp k lần, số lượng tế bào con tạo ra sẽ là 2^k x
1.3. Số lượng giao tử được sinh ra từ các loại tế bào sinh dục
Qua quá trình giảm phân:
- Một tế bào sinh tinh sẽ sản sinh ra 4 tinh trùng
- Một tế bào sinh trứng sẽ tạo ra 1 trứng và 2 thể định hướng
Do đó:
- Tổng số tinh trùng được sản sinh = số lượng tế bào sinh tinh x 4
- Tổng số tế bào trứng được tạo ra = số lượng tế bào trứng
- Số thể định hướng (thể cực) = số lượng tế bào sinh trứng x 3
1.4. Xác định số lượng NST từ môi trường cần thiết cho quá trình phân bào
a) Số lượng NST đơn cần từ môi trường cho quá trình nguyên phân
- Nếu tế bào thực hiện nguyên phân liên tiếp k lần, số NST đơn cần cung cấp từ môi trường là:
2n. (2k - 1)
- Đối với x tế bào nguyên phân liên tiếp k lần, số NST đơn cần từ môi trường là:
x.2n. (2k - 1)
b) Số lượng NST từ môi trường cần cho các tế bào sinh giao tử trong quá trình giảm phân:
- a tế bào sinh tinh trùng (mỗi tế bào chứa 2n NST) qua giảm phân tạo ra 4a tinh trùng đơn bội (n),
- a tế bào sinh trứng (mỗi tế bào chứa 2n NST) qua giảm phân tạo ra a trứng và 3a thể cực đơn bội (n)
Vậy:
- Số lượng NST trong a tế bào sinh tinh trùng hoặc a tế bào sinh trứng ở giai đoạn sinh trưởng là: a x 2n
- Tổng số NST trong tất cả tinh trùng hoặc trứng và thể cực được tạo ra là: 4a x n = 2a x 2n
- Số lượng NST cần từ môi trường cho a tế bào sinh tử trong quá trình giảm phân tạo giao tử là: 2a x 2n - a x 2n = a x 2n
2. Bài tập ứng dụng về giảm phân và nguyên phân
Bài 1. Một tế bào sinh dục đực của một loài qua 5 lần nguyên phân liên tiếp, 1/4 số tế bào con tiếp tục giảm phân để tạo giao tử. Tổng số NST đơn từ môi trường cung cấp cho quá trình hình thành giao tử là 95. Giả sử tỷ lệ thụ tinh của tinh trùng là 50% và của trứng là 25%
a. Xác định bộ NST của loài này
b. Xác định số lượng tế bào sinh sản trứng
Hướng dẫn thực hiện:
a. Xác định số lượng nhiễm sắc thể lưỡng bội (2n)
- Số lượng tế bào con được tạo ra: 25 = 32
- Số tế bào con tham gia giảm phân: 32 / 4 = 8 tế bào
Tổng số nhiễm sắc thể đơn do môi trường cung cấp cho 8 tế bào con tham gia giảm phân: 2n x 8 = 96 -> 2n = 12
b. Tính số lượng tế bào trứng tạo ra
Số lượng tinh trùng được hình thành là: 8 x 4 = 32
(Bởi vì mỗi tế bào sinh tinh qua giảm phân tạo ra 4 giao tử, và theo đề bài có 8 tế bào tham gia giảm phân)
Ngoài ra:
HTT = (Số tinh trùng thụ tinh x 100%) / tổng số tinh trùng
Số tinh trùng thụ tinh = (Tổng số tinh trùng x HTT) / 100 = (32 x 50) / 100 = 16
Do đó, số tinh trùng thụ tinh = số trứng thụ tinh = 16
Ta có công thức: H trứng = Trứng thụ tinh x 100%
-> Tổng số trứng = (Trứng thụ tinh x 100) / Tổng số trứng = (16 x 100) / 25 = 64
Vì mỗi tế bào sinh trứng qua giảm phân tạo ra một tế bào trứng, nên số tế bào sinh trứng = Số tế bào trứng = 64
Bài 2. Một loài có bộ nhiễm sắc thể 2n = 10. Ba hợp tử nguyên phân qua nhiều lần liên tiếp tạo ra các tế bào con với tổng số nhiễm sắc thể đơn là 280. Hợp tử 1 sinh ra số tế bào con bằng 1/4 số tế bào con của hợp tử 2. Hợp tử 2 sinh ra số tế bào con gấp đôi số tế bào con của hợp tử 3. Xác định số lần nguyên phân của từng hợp tử?
Hướng dẫn giải bài toán:
Gọi:
- Số tế bào con của hợp tử 1 là x, số lần nguyên phân là k1
- Số lượng tế bào con của hợp tử 2 là y với số lần nguyên phân là k2
- Số lượng tế bào con của hợp tử 3 là z với số lần nguyên phân là k3
Theo đề bài, ta có: x = 1 / 4 y -> y = 4x
y = 2z -> 4x = 2z -> z = 2x
Tổng số nhiễm sắc thể đơn của các tế bào con từ 3 hợp tử là 280
Hay: 2n(x + y + z) = 280
10(x + 4x + 2x) = 280
→ x = 4; k1 = 2
y = 16; k2 = 4
z = 8; k3 = 3
Bài 3. Một hợp tử gà (2n = 78) đã trải qua nhiều lần nguyên phân liên tục, tạo ra tổng cộng 624 nhiễm sắc thể ở trạng thái chưa nhân đôi. Xác định:
a. Số lần nguyên phân của hợp tử
b. Số lượng nhiễm sắc thể trong các tế bào chứa nguyên liệu hoàn toàn mới.
Hướng dẫn giải
a. Số lần nguyên phân của hợp tử (k)
Giả sử ta có:
Tổng số nhiễm sắc thể trong tất cả các tế bào là 624
Tổng số nhiễm sắc thể = 2n. 2k
624 = 78. 2k → k = 3
(Chú ý: 2n là số nhiễm sắc thể của một tế bào con, 2k là số tế bào con tạo thành)
Vậy hợp tử gà đã trải qua 3 lần nguyên phân liên tiếp.
b. Số nhiễm sắc thể trong các tế bào có nguyên liệu hoàn toàn mới
Tổng số nhiễm sắc thể = 2n. (2k - 2) = 78 . (23 - 2) = 468 nhiễm sắc thể
Như vậy, 468 nhiễm sắc thể thuộc về các tế bào con có nguyên liệu hoàn toàn mới
Bài 4. Một tế bào sinh dục sơ khai của ruồi giấm (2n = 8) thực hiện nguyên phân liên tục nhiều lần, tạo ra số lượng tế bào mới ở thế hệ cuối cùng có tổng cộng 512 nhiễm sắc thể chưa nhân đôi.
1. Xác định số lần phân bào của tế bào sinh dục sơ khai đã cho
2. Các tế bào mới tạo thành đều trở thành tế bào sinh trứng.
Khi tế bào sinh trứng giảm phân, nó sẽ tạo ra bao nhiêu nhiễm sắc thể đơn từ nguyên liệu nội bào?
Hướng dẫn giải:
1. Xác định số lần phân bào của tế bào sinh dục sơ khai
Ở ruồi giấm, bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội là 2n = 8
Gọi k là số lần phân bào (k nguyên dương > 0)
Theo giả thiết, ta có:
2k. 2n = 512
2k . 8 = 512
-> k = 6
Các tế bào sinh dục sơ khai sẽ trải qua 6 lần phân bào.
2. Số lượng NST đơn cần cung cấp cho quá trình nhân đôi môi trường
Mỗi tế bào sinh trứng có 2n = 8 NST đơn, trước khi quá trình giảm phân tạo trứng, chúng sẽ nhân đôi thành NST kép, tức là tạo thêm 8 NST đơn từ nguyên liệu của môi trường nội bào.
Tổng số tế bào sinh trứng được hình thành sau 6 lần phân bào là: 26 = 64 tế bào
Vậy các tế bào sinh trứng đã sử dụng nguyên liệu từ môi trường nội bào để tạo ra tổng cộng 512 NST đơn, với công thức là: 8 x 64 = 512 NST đơn.