Động vật sở hữu hai phương thức sinh sản chính: sinh sản vô tính và sinh sản hữu tính. Phương thức vô tính thường xuất hiện ở những loài có cấu tạo cơ thể đơn giản, trong khi phương thức hữu tính phổ biến ở hầu hết động vật từ không xương sống đến có xương sống.

I. Sinh sản vô tính ở động vật

1. Khái niệm và đặc điểm

Sinh sản vô tính là phương thức tạo ra cơ thể mới từ một phần của cơ thể mẹ, dựa trên cơ sở phân bào nguyên nhiễm (nguyên phân hoặc trực phân). Quá trình này không có sự tham gia của giao tử đực và giao tử cái.

Đặc điểm nổi bật: Do chỉ dựa trên nguyên phân, các cá thể con được tạo ra có bộ gen hoàn toàn giống nhau và giống hệt cá thể mẹ về mặt di truyền.

2. Các hình thức sinh sản vô tính

3. Đặc điểm riêng của trinh sinh

Trinh sinh có một số điểm đặc biệt cần lưu ý:

• Thường xen kẽ với sinh sản hữu tính trong chu kì sống của loài
• Ở ong mật: Trứng không được thụ tinh sẽ phát triển thành ong đực với bộ nhiễm sắc thể đơn bội (n); trứng được thụ tinh phát triển thành ong thợ và ong chúa với bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội (2n)

Lưu ý: Một số loài động vật lưỡng tính (như giun đất) vẫn thực hiện thụ tinh chéo vì trứng và tinh trùng của chúng không chín cùng một thời điểm. Tuy nhiên, nếu cần thiết (ví dụ khi mật độ quần thể thấp), chúng có thể chuyển sang tự thụ tinh để đảm bảo duy trì nòi giống.

II. Sinh sản hữu tính ở động vật

1. Các hình thức sinh sản hữu tính

Căn cứ vào vị trí phát triển của phôi và sản phẩm được sinh ra, sinh sản hữu tính được phân thành ba hình thức:

Điểm khác biệt quan trọng: Noãn thai sinh và thai sinh đều đẻ ra con non, nhưng ở noãn thai sinh, phôi được nuôi bằng noãn hoàng trong trứng; còn ở thai sinh, phôi được nuôi trực tiếp từ máu mẹ qua nhau thai.

2. Quá trình sinh sản hữu tính ở người

Quá trình này diễn ra qua bốn giai đoạn nối tiếp: hình thành giao tử → thụ tinh → phát triển phôi thai → đẻ con.

a) Quá trình hình thành giao tử

Quá trình sinh tinh:

Tinh trùng được sản sinh trong ống sinh tinh của tinh hoàn theo trình tự:

$$\text{Tinh nguyên bào (2n)} \xrightarrow{\text{Nguyên phân}} \text{Tinh bào bậc 1 (2n)} \xrightarrow{\text{Giảm phân I}} \text{Tinh bào bậc 2 (n)} \xrightarrow{\text{Giảm phân II}} \text{Tinh tử (n)} \rightarrow \text{Tinh trùng (n)}$$

Các thông số quan trọng:

• Thời gian hoàn thành: khoảng 64 ngày (từ tinh nguyên bào đến tinh trùng trưởng thành)
• Năng suất: hai tinh hoàn sản sinh khoảng 120 triệu tinh trùng mỗi ngày
• Số lượng và chất lượng tinh trùng suy giảm dần theo tuổi tác

Quá trình sinh trứng:

Trứng được hình thành trong buồng trứng theo trình tự phức tạp hơn:

Các thông số quan trọng:

• Buồng trứng của trẻ sơ sinh gái chứa sẵn khoảng 400.000 noãn bào bậc 1 nằm trong các nang trứng sơ cấp
• Chỉ có khoảng 300-400 noãn bào phát triển thành trứng trưởng thành trong suốt đời
• Chu kì trứng chín và rụng: khoảng 28 ngày (từ tuổi dậy thì đến mãn kinh)

Điểm đặc biệt của sinh trứng:

• Noãn bào bậc 1 (2n) bắt đầu giảm phân I khi trẻ gái dậy thì, nhưng dừng lại ở kì giữa của giảm phân II
• Giảm phân II chỉ hoàn thành khi trứng được thụ tinh với tinh trùng

Cấu tạo nang trứng: Bao gồm một noãn bào (tế bào trứng), nhiều tế bào hạt và tế bào vỏ nang.

Vai trò của thể cực:

• Thể cực có kích thước rất nhỏ, giúp chuyển hầu hết tế bào chất cho tế bào trứng (cung cấp chất dinh dưỡng nuôi phôi giai đoạn đầu)
• Thể cực 1 và 2 lần lượt nhận một nửa số NST → đảm bảo tế bào trứng là đơn bội (n)

Vai trò của tế bào hạt và thể vàng:

• Tế bào hạt của nang trứng tiết estrogen → kích thích niêm mạc tử cung phát triển
• Sau khi trứng rụng, phần còn lại của nang trứng biến thành thể vàng
• Thể vàng tiết estrogen và progesterone → tiếp tục kích thích niêm mạc tử cung dày lên, chuẩn bị đón hợp tử làm tổ

b) Quá trình thụ tinh

Định nghĩa: Thụ tinh là sự hợp nhất giữa tinh trùng đơn bội (n) và trứng đơn bội (n) tạo thành hợp tử lưỡng bội (2n).

Vị trí: Thụ tinh diễn ra trong ống dẫn trứng, cụ thể tại 1/3 ống dẫn trứng tính từ loa vòi trứng.

Các bước của quá trình thụ tinh:

1. Tinh trùng vượt qua lớp tế bào hạt bao quanh trứng
2. Đầu tinh trùng giải phóng enzyme để xuyên qua lớp màng sáng
3. Tinh trùng gắn vào thụ thể trên màng sinh chất của trứng → màng tinh trùng hòa nhập với màng trứng
4. Nhân tinh trùng đi vào tế bào trứng và kết hợp với nhân trứng → tạo thành hợp tử lưỡng bội

Cơ chế ngăn đa thụ tinh: Khi một tinh trùng gắn vào thụ thể trên màng trứng → kích hoạt phản ứng vỏ → tạo ra rào cản ngăn các tinh trùng khác xâm nhập. Do đó, chỉ có một tinh trùng thụ tinh với một trứng.

c) Phát triển phôi thai

Sau khi hình thành, hợp tử bắt đầu phân chia liên tục trong khi di chuyển về phía tử cung để làm tổ.

• Tổng thời gian mang thai: khoảng 9 tháng 10 ngày (40 tuần)
• Phôi thai được nuôi dưỡng bằng máu mẹ thông qua nhau thai

d) Đẻ con (sinh con)

Cơ chế sinh con (điều hòa ngược dương tính):

1. Đầu thai nhi chèn ép và kích thích cổ tử cung
2. Xung thần kinh từ cổ tử cung truyền về não
3. Não kích thích tuyến yên tăng tiết oxytocin
4. Oxytocin theo máu đến tử cung → kích thích tử cung co bóp; đồng thời kích thích nhau thai tiết prostaglandin
5. Prostaglandin hỗ trợ oxytocin làm tử cung co bóp mạnh hơn → đẩy thai nhi ra ngoài

3. Cơ chế điều hòa sinh sản

Hệ nội tiết đóng vai trò trung tâm trong việc điều hòa quá trình sinh sản ở động vật.

a) Điều hòa quá trình sinh tinh

Các hormone tham gia:

Cơ chế liên hệ ngược âm tính:

Khi nồng độ testosterone trong máu tăng cao → ức chế ngược lên vùng dưới đồi và tuyến yên → giảm tiết GnRH, FSH và LH → từ đó giảm sản xuất testosterone, đưa nồng độ hormone về mức cân bằng.

b) Điều hòa quá trình sinh trứng

Các hormone tham gia:

Cơ chế liên hệ ngược âm tính:

Khi nồng độ progesterone và estrogen trong máu tăng cao → ức chế ngược lên vùng dưới đồi và tuyến yên → giảm tiết GnRH, FSH và LH.

c) Ảnh hưởng của thần kinh và môi trường sống

III. Ứng dụng

1. Một số biện pháp điều khiển số con ở động vật

2. Một số biện pháp điều khiển giới tính ở động vật

3. Một số thành tựu thụ tinh trong ống nghiệm

Định nghĩa: Thụ tinh trong ống nghiệm (IVF – In Vitro Fertilization) là kỹ thuật cho trứng và tinh trùng gặp nhau và thụ tinh bên ngoài cơ thể trong điều kiện phòng thí nghiệm, sau đó cấy phôi vào buồng tử cung để phát triển thành thai nhi.

Các phương pháp:

• Trộn trứng với nhiều tinh trùng trong ống nghiệm
• Tiêm trực tiếp một tinh trùng vào tế bào chất của trứng (kỹ thuật ICSI)

Ứng dụng: Hỗ trợ sinh sản, điều trị vô sinh – hiếm muộn.

Thành tựu tại Việt Nam:

• Năm 1997: Lần đầu tiên thực hiện IVF thành công
• Năm 1998: Ba em bé IVF đầu tiên chào đời
• Đến nay: Hơn 20.000 trẻ em được sinh ra bằng phương pháp này

4. Sinh đẻ có kế hoạch ở người và các biện pháp tránh thai

a) Sinh đẻ có kế hoạch

Định nghĩa: Là việc điều chỉnh số con, thời điểm sinh con và khoảng cách giữa các lần sinh sao cho phù hợp với điều kiện của cá nhân, gia đình và xã hội.

Các khuyến cáo:

b) Các biện pháp tránh thai

Lưu ý quan trọng: Nam, nữ mới bước vào tuổi trưởng thành không nên sử dụng biện pháp thắt ống dẫn tinh hoặc thắt ống dẫn trứng vì đây là biện pháp vĩnh viễn, khó phục hồi.

Cô Nguyễn Ngọc Châu

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Sinh Học THPT

Trình độ: Cử nhân Sư phạm Sinh học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ AT sinh học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 9+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Trần Phú