PHẦN 1: LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM

I – Nguyên phân

1. Khái niệm nguyên phân

Nguyên phân là hình thức phân bào có ở hầu hết tế bào sinh dưỡng và tế bào sinh sản đang ở giai đoạn sinh trưởng. Từ một tế bào mẹ, qua một lần nguyên phân tạo ra hai tế bào con có bộ NST giống nhau và giống tế bào mẹ ban đầu.

Quá trình nguyên phân diễn ra qua hai giai đoạn:

• Phân chia nhân: diễn ra qua 4 kì (kì đầu → kì giữa → kì sau → kì cuối). Các NST nhân đôi trước khi bước vào kì đầu (ở kì trung gian).
• Phân chia tế bào chất: diễn ra đồng thời với kì cuối.

Diễn biến các kì của nguyên phân:

Kết quả: Từ 1 tế bào mẹ ($2n$) → 2 tế bào con ($2n$), bộ NST ở trạng thái đơn, giống hệt tế bào mẹ.

Ví dụ:

• Ở thực vật: khi hạt nảy mầm, tế bào phôi nguyên phân liên tiếp tạo ra rễ, thân, lá.
• Ở người: tế bào ở tầng tế bào sống của da nguyên phân liên tục để thay thế tế bào da bị chết.

2. Ý nghĩa di truyền học của nguyên phân

• Đối với cơ thể đa bào: Nhờ nguyên phân, trong quá trình sinh trưởng và phát triển, các thế hệ tế bào luôn nhận được bộ NST giống nhau và giống tế bào mẹ. Ở những loài sinh sản vô tính, bộ NST của cơ thể mẹ được truyền nguyên vẹn cho thế hệ con cháu nhờ nguyên phân.
• Đối với cơ thể đơn bào nhân thực: Nguyên phân là hình thức sinh sản của tế bào mẹ, tạo ra thế hệ con cháu có vật chất di truyền giống tế bào mẹ.

II – Giảm phân

1. Khái niệm giảm phân

Giảm phân là hình thức phân bào diễn ra ở các tế bào sinh dục giai đoạn chín (tế bào tham gia sinh sản hữu tính). Từ một tế bào mẹ ($2n$), qua giảm phân tạo ra bốn tế bào con có bộ NST giảm đi một nửa ($n$), các tế bào con chứa tổ hợp NST khác nhau.

Quá trình giảm phân gồm hai lần phân chia kế tiếp nhau:

• Giảm phân I: Các NST tương đồng phân li → tế bào có bộ NST giảm từ $2n$ xuống $n$ (kép).
• Giảm phân II: Các chromatid chị em tách nhau → tế bào có bộ NST $n$ (đơn).

Đặc biệt: NST chỉ nhân đôi một lần trước khi tế bào bước vào giảm phân I.

Sự khác biệt giữa giảm phân I và giảm phân II:

Kết quả giảm phân:

Ví dụ:

• Ở nam giới: khi đến tuổi dậy thì, tế bào sinh tinh ($2n$) trong tinh hoàn giảm phân tạo tinh trùng ($n$).
• Ở cây ngô: tế bào mẹ đại bào tử ($2n$) trong noãn giảm phân cho ra 4 đại bào tử ($n$).

2. Ý nghĩa di truyền học của giảm phân

• Giảm phân tạo ra giao tử đơn bội ($n$). Trong thụ tinh, giao tử đực ($n$) kết hợp giao tử cái ($n$) → khôi phục bộ NST lưỡng bội ($2n$) ở hợp tử. Nhờ vậy, bộ NST đặc trưng của loài được duy trì ổn định qua các thế hệ.
• Giảm phân tạo ra giao tử chứa các tổ hợp NST khác nhau (do sự phân li độc lập và trao đổi chéo). Khi thụ tinh, giao tử đực và cái kết hợp ngẫu nhiên → tạo ra vô số kiểu tổ hợp NST → xuất hiện biến dị tổ hợp, dẫn tới sự đa dạng về kiểu gene và kiểu hình ở đời con.

Cơ chế biến dị tổ hợp (minh hoạ qua phép lai hai cặp gene):

Xét phép lai: $P$: ♂ $AaBb$ (thân cao, hoa tím) × ♀ $Aabb$ (thân cao, hoa trắng)

• Quy ước: $A$ – thân cao, $a$ – thân thấp; $B$ – hoa tím, $b$ – hoa trắng. Hai cặp gene nằm trên hai cặp NST tương đồng khác nhau.
• Bố ($AaBb$) tạo 4 loại giao tử: $AB$, $Ab$, $aB$, $ab$.
• Mẹ ($Aabb$) tạo 2 loại giao tử: $Ab$, $ab$.
• $F_1$ có các kiểu hình mới so với bố mẹ: thân thấp, hoa tím ($aaBb$) và thân thấp, hoa trắng ($aabb$) → đây là các biến dị tổ hợp, xuất hiện nhờ sự phân li độc lập trong giảm phân và tổ hợp ngẫu nhiên trong thụ tinh.

III – Phân biệt nguyên phân, giảm phân và mối quan hệ

1. Phân biệt nguyên phân và giảm phân

2. Mối quan hệ giữa nguyên phân và giảm phân trong sinh sản hữu tính

Ở sinh vật sinh sản hữu tính, bộ NST đặc trưng của loài được duy trì ổn định qua các thế hệ nhờ sự phối hợp của ba quá trình: nguyên phân, giảm phân và thụ tinh.

$$P , (2n) \xrightarrow{\text{giảm phân}} G_P , (n) \xrightarrow{\text{thụ tinh}} \text{Hợp tử} , (2n) \xrightarrow{\text{nguyên phân}} \text{Cơ thể} , (2n)$$

NST vừa là vật chất mang thông tin di truyền, vừa là đơn vị truyền đạt vật chất di truyền qua các thế hệ tế bào (nhờ nguyên phân) và qua các thế hệ cơ thể (nhờ giảm phân và thụ tinh).

IV – Ứng dụng của nguyên phân và giảm phân trong thực tiễn

PHẦN 2: PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP

Dạng 1: Tính số tế bào con và số NST sau nguyên phân

Công thức cần nhớ:

Từ 1 tế bào ($2n$) nguyên phân $k$ lần liên tiếp:

$$\text{Số tế bào con} = 2^k$$

$$\text{Tổng số NST} = 2^k \times 2n$$

Số NST đơn mới mà môi trường cung cấp (nguyên liệu tương đương):

$$N_{\text{mt}} = (2^k – 1) \times 2n \quad \text{(cho 1 tế bào)}$$

Nếu có $m$ tế bào cùng nguyên phân $k$ lần:

$$N_{\text{mt}} = m \times (2^k – 1) \times 2n$$

Ví dụ 1: Một tế bào gà có $2n = 78$ nguyên phân 3 lần. Tính số tế bào con và tổng số NST.

Lời giải:

$$\text{Số tế bào con} = 2^3 = 8$$

$$\text{Tổng số NST} = 8 \times 78 = 624$$

Đáp án: 8 tế bào con, 624 NST.

Ví dụ 2: Ở lúa nước ($2n = 24$). Có 20 hợp tử nguyên phân liên tiếp một số lần như nhau, môi trường cung cấp nguyên liệu tương đương 3360 NST đơn mới. Xác định số lần nguyên phân.

Lời giải:

Áp dụng công thức:

$$N_{\text{mt}} = m \times (2^k – 1) \times 2n$$

$$3360 = 20 \times (2^k – 1) \times 24$$

$$3360 = 480 \times (2^k – 1)$$

$$2^k – 1 = \frac{3360}{480} = 7$$

$$2^k = 8 \implies k = 3$$

Đáp án: Mỗi hợp tử nguyên phân 3 lần.

Ví dụ 3: 1 tế bào sinh dưỡng nguyên phân 3 lần liên tiếp, môi trường cung cấp nguyên liệu tương đương 322 NST đơn. Xác định bộ NST lưỡng bội và loài.

Lời giải:

$$322 = 1 \times (2^3 – 1) \times 2n = 7 \times 2n$$

$$2n = \frac{322}{7} = 46$$

Loài có $2n = 46$ → Người.

Đáp án: $2n = 46$, loài người.

Dạng 2: Tính số giao tử và số loại giao tử trong giảm phân

Kiến thức cần nhớ:

Số loại giao tử (không trao đổi chéo): Với bộ NST $2n$, có $n$ cặp NST tương đồng → số loại giao tử = $2^n$.

Ví dụ 1: Một cá thể có $2n = 4$ (kí hiệu $AaBb$). Tính số loại giao tử khác nhau.

Lời giải:

Số cặp NST tương đồng: $n = 2$.

$$\text{Số loại giao tử} = 2^n = 2^2 = 4$$

Các loại giao tử: $AB$, $Ab$, $aB$, $ab$.

Đáp án: 4 loại giao tử.

Ví dụ 2: Ngựa có $2n = 64$, lừa có $2n = 62$. Con la (con lai giữa ngựa cái × lừa đực) có bộ NST bằng bao nhiêu?

Lời giải:

Giao tử ngựa cái: $n = \dfrac{64}{2} = 32$ NST.

Giao tử lừa đực: $n = \dfrac{62}{2} = 31$ NST.

$$\text{Bộ NST con la} = 32 + 31 = 63$$

Đáp án: Con la có 63 NST (đây là số lẻ, không thể giảm phân bình thường → con la bất thụ).

Dạng 3: Bài tập kết hợp nguyên phân và giảm phân

Phương pháp:

1. Tính số tế bào sinh giao tử từ nguyên phân: $\text{Số TB sinh giao tử} = m \times 2^k$
2. Tính số giao tử từ giảm phân:
   • Nếu là tế bào sinh tinh: số tinh trùng = số TB sinh tinh × 4
   • Nếu là tế bào sinh trứng: số trứng = số TB sinh trứng × 1
3. Áp dụng hiệu suất thụ tinh nếu có.

Ví dụ 1: Có 10 tế bào sơ khai đực nguyên phân 5 lần liên tiếp tạo các tế bào sinh tinh. Tất cả đều giảm phân bình thường. Hiệu suất thụ tinh của tinh trùng là 5%, của trứng là 40%. Tính số tế bào sinh trứng cần thiết.

Lời giải:

Bước 1: Tính số tế bào sinh tinh.

$$\text{Số TB sinh tinh} = 10 \times 2^5 = 10 \times 32 = 320$$

Bước 2: Tính số tinh trùng.

$$\text{Số tinh trùng} = 320 \times 4 = 1280$$

Bước 3: Tính số tinh trùng thụ tinh.

$$\text{Số tinh trùng thụ tinh} = 1280 \times 5\% = 64$$

Bước 4: Số hợp tử = số tinh trùng thụ tinh = số trứng thụ tinh = 64.

Bước 5: Tính số trứng cần thiết.

$$\text{Số trứng} = \frac{64}{40\%} = \frac{64}{0{,}4} = 160$$

Bước 6: Mỗi tế bào sinh trứng giảm phân tạo 1 trứng → số tế bào sinh trứng = 160.

Đáp án: 160 tế bào sinh trứng.

Ví dụ 2: Bộ NST lưỡng bội của gà là $2n = 78$. Tổng số tế bào sinh tinh và sinh trứng là 66. Số NST đơn có trong các tinh trùng nhiều hơn số NST đơn trong các trứng là 9906. Biết các tế bào sinh tinh và sinh trứng đều được tạo từ 1 tế bào mầm đực và 1 tế bào mầm cái. Tìm số đợt nguyên phân của mỗi tế bào mầm.

Lời giải:

Gọi số tế bào sinh tinh = $a$, số tế bào sinh trứng = $b$.

Hệ phương trình:

$$a + b = 66 \quad (1)$$

Số tinh trùng = $4a$, số trứng = $b$ (mỗi TB sinh trứng cho 1 trứng).

Mỗi tinh trùng/trứng có $n = 39$ NST đơn.

$$4a \times 39 – b \times 39 = 9906$$

$$39(4a – b) = 9906$$

$$4a – b = 254 \quad (2)$$

Từ (1): $b = 66 – a$. Thay vào (2):

$$4a – (66 – a) = 254$$

$$5a = 320 \implies a = 64, \quad b = 2$$

Tìm số đợt nguyên phân:

Tế bào mầm đực: $1 \times 2^{k_1} = 64 \implies 2^{k_1} = 64 \implies k_1 = 6$

Tế bào mầm cái: $1 \times 2^{k_2} = 2 \implies 2^{k_2} = 2 \implies k_2 = 1$

Đáp án: Tế bào mầm đực nguyên phân 6 lần, tế bào mầm cái nguyên phân 1 lần.

Dạng 4: Bài tập xác định bộ NST lưỡng bội kết hợp nguyên phân – giảm phân

Ví dụ: Trong ống dẫn sinh dục có 10 tế bào nguyên phân liên tiếp một số lần, môi trường cung cấp 2480 NST đơn. Các tế bào con đều giảm phân, môi trường cung cấp thêm 2560 NST đơn. Hiệu suất thụ tinh 10%, tạo 128 hợp tử. Xác định $2n$.

Lời giải:

Bước 1: Từ dữ kiện thụ tinh, tính số giao tử.

$$\text{Số giao tử thụ tinh} = 128$$

$$\text{Số giao tử tổng} = \frac{128}{10\%} = 1280$$

Bước 2: Xác định giới tính (sinh tinh hay sinh trứng).

Nếu sinh tinh: 1 TB sinh tinh → 4 tinh trùng.

Gọi số TB sinh tinh = $S$. Thì $4S = 1280 \implies S = 320$.

Bước 3: Tính số lần nguyên phân.

$10 \times 2^k = 320 \implies 2^k = 32 \implies k = 5$

Bước 4: Tính $2n$ từ NST nguyên phân cung cấp.

$$N_{\text{mt (NP)}} = 10 \times (2^5 – 1) \times 2n = 10 \times 31 \times 2n = 310 \times 2n$$

$$310 \times 2n = 2480 \implies 2n = 8$$

Kiểm tra bằng giảm phân: Mỗi TB sinh tinh ($2n = 8$, tức $n = 4$ kép) giảm phân → tạo 4 tinh trùng có $n = 4$ NST đơn.

NST môi trường cung cấp cho giảm phân = $320 \times (4 – 1) \times 2n$… (phức tạp hơn, nhưng $2n = 8$ phù hợp).

Đáp án: $2n = 8$.

Dạng 5: Câu hỏi Đúng/Sai

Xem bài tập mẫu

SƠ ĐỒ TƯ DUY

1. Nguyên phân

• 1.1. Khái niệm: phân bào ở TB sinh dưỡng và TB sinh sản giai đoạn sinh trưởng
• 1.2. Kết quả: 1 TB mẹ ($2n$) → 2 TB con ($2n$), giống nhau và giống TB mẹ
• 1.3. Các kì: Trung gian (nhân đôi NST) → Kì đầu → Kì giữa (đóng xoắn cực đại, xếp 1 hàng) → Kì sau (NST phân li) → Kì cuối (2 TB con)
• 1.4. Ý nghĩa: duy trì bộ NST qua các thế hệ tế bào; sinh sản vô tính; sinh trưởng; tái sinh mô

2. Giảm phân

• 2.1. Khái niệm: phân bào ở TB sinh dục giai đoạn chín
• 2.2. Kết quả: 1 TB mẹ ($2n$) → 4 TB con ($n$), chứa tổ hợp NST khác nhau
• 2.3. Đặc điểm: NST nhân đôi 1 lần, phân bào 2 lần (GP I + GP II)
• 2.4. GP I: phân li NST tương đồng, có trao đổi chéo → $2n$ kép → $n$ kép
• 2.5. GP II: tách chromatid (tương tự nguyên phân) → $n$ kép → $n$ đơn
• 2.6. Ý nghĩa: tạo giao tử đơn bội; kết hợp thụ tinh duy trì bộ NST; tạo biến dị tổ hợp

3. Phân biệt nguyên phân – giảm phân

• Nguyên phân: 1 lần phân bào, 2 TB con ($2n$), giống TB mẹ
• Giảm phân: 2 lần phân bào, 4 TB con ($n$), khác TB mẹ

4. Mối quan hệ (sinh sản hữu tính)

• $P(2n) \xrightarrow{\text{GP}} G(n) \xrightarrow{\text{TT}} \text{Hợp tử}(2n) \xrightarrow{\text{NP}} \text{Cơ thể}(2n)$
• NST: vật chất mang thông tin di truyền + đơn vị truyền đạt VCDT

5. Ứng dụng

• Nguyên phân: nuôi cấy mô, tế bào gốc, nhân giống vô tính
• Giảm phân + thụ tinh: thụ tinh trong ống nghiệm, lai tạo giống

SAI LẦM THƯỜNG GẶP

Cô Trần Thị Thanh Thảo

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Khoa Học Tự Nhiên THCS

Trình độ: Cử nhân Sư phạm KHTN, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 6+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Siêu