Di truyền nhiễm sắc thể SVIP

1. Nguyên phân

Trình bày khái niệm và mô tả quá trình nguyên phân

Nguyên phân (phân bào nguyên nhiễm) là hình thức phân chia ở các tế bào nhân thực nhằm tạo ra các tế bào mới từ tế bào ban đầu.

Trước khi tiến hành nguyên phân, tế bào diễn ra quá trình nhân đôi DNA và nhiễm sắc thể ở kì trung gian. Quá trình nguyên phân diễn ra qua hai giai đoạn: Phân chia nhân và phân chia tế bào chất. Phân chia nhân diễn ra qua bốn kì, trong đó các NST nhân đôi trước khi bước vào kì đầu. Phân chia tế bào chất diễn ra đồng thời với kì cuối của phân chia nhân.

Tìm hiểu ý nghĩa và ứng dụng của nguyên phân trong thực tiễn

Ở sinh vật nhân thực đơn bào và sinh vật đa bào sinh sản vô tính, nguyên phân là phương thức sinh sản của tế bào, các tế bào con có bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội giống nhau và giống với tế bào mẹ. Nhờ đó, bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội của loài được di truyền ổn định qua các thế hệ.

Ở sinh vật đa bào sinh sản hữu tính, nguyên phân làm tăng số lượng tế bào giúp cơ thể sinh trưởng và phát triển, thay thế những tế bào già hoặc bị tổn thương, tái sinh các mô và cơ quan của cơ thể.

Trong thực tiễn, quá trình nguyên phân là cơ sở tế bào học của các phương pháp nhân giống vô tính như nuôi cấy hạt phấn, nuôi cấy mô tế bào,... nhằm nhân nhanh các giống cây trồng có đặc tính tốt; nuôi cấy tế bào, mô, cơ quan của động vật và người để phục vụ cho nghiên cứu và y học.

2. Giảm phân

Trình bày khái niệm và mô tả quá trình giảm phân

Giảm phân (phân bào giảm nhiễm) là hình thức phân chia ở các tế bào sinh dục trong thời kì chín để tạo nên các giao tử. Quá trình giảm phân gồm hai lần phân chia tế bào kế tiếp nhau, trong đó nhiễm sắc thể chỉ nhân đôi một lần trước khi tế bào bước vào giảm phân I.

Ở kì đầu I, các nhiễm sắc thể kép co xoắn, trong mỗi cặp nhiễm sắc thể kép tương đồng diễn ra quá trình tiếp hợp giữa hai chromatid khác nguồn gốc và có thể xảy ra trao đổi chéo.

Sau khi kết thúc giảm phân, từ một tế bào mẹ có bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội tạo thành bốn tế bào con (giao tử) có bộ nhiễm sắc thể đơn bội. 

Tìm hiểu ý nghĩa của giảm phân trong di truyền và mối quan hệ giữa nguyên phân, giảm phân trong sinh sản hữu tính; ứng dụng của giảm phân trong thực tiễn

Sự kết hợp giữa quá trình nguyên phân, giảm phân và thụ tinh góp phần duy trì bộ nhiễm sắc thể đặc trưng qua các thế hệ ở những loài sinh sản hữu tính.

Bên cạnh đó, nhờ sự trao đổi chéo của các nhiễm sắc thể trong kì đầu của giảm phân I, sự phân li và tổ hợp ngẫu nhiên của các nhiễm sắc thể trong giảm phân II đã tạo nên các loại giao tử khác nhau về nguồn gốc và cấu trúc nhiễm sắc thể. Thông qua sự kết hợp của các giao tử trong quá trình thụ tinh tạo nên nhiều biến dị tổ hợp ở đời con, cung cấp nguồn nguyên liệu cho quá trình tiến hoá và chọn giống.

Trong thực tiễn, người ta thường sử dụng phương pháp lai hữu tính để tạo ra nhiều biến dị tổ hợp ở các giống cây trồng, vật nuôi để phục vụ cho mục đích sản xuất và công tác chọn giống.

Ví dụ: Giống bò thịt cao sản BBB (Blanc Bleu Belge) của Bỉ được lai tạo từ giống bò địa phương của Bỉ với bò Shorthorn (Pháp); tạo các giống ngô lai (CP 511, CP 311,...) có năng suất cao, tính chống chịu hạn và sâu bệnh tốt hơn.

Việc xác định được vị trí của gene trên nhiễm sắc thể cùng với cơ chế của quá trình nguyên phân và giảm phân, các nhà khoa học đã đưa ra kết luận rằng sự phân li và tổ hợp của nhiễm sắc thể là cơ sở cho sự di truyền của các gene.

3. Các loại nhiễm sắc thể và cơ chế xác định giới tính

Tìm hiểu nhiễm sắc thể thường và nhiễm sắc thể giới tính

Trong tế bào, các nhiễm sắc thể được chia thành hai loại: Nhiễm sắc thể thường (kí hiệu là A) mang các gene quy định tính trạng thường, tồn tại thành từng cặp tương đồng trong tế bào lưỡng bội và giống nhau ở hai giới; nhiễm sắc thể giới tính mang các gene quy định tính trạng thường và tính trạng giới tính, tồn tại thành từng cặp tương đồng (XX, giới đồng giao tử) hoặc không tương đồng (XY, giới dị giao tử). Ở một số loài côn trùng, nhiễm sắc thể giới tính chỉ có một chiếc (XO).

Ví dụ: Ở người, trên nhiễm sắc thể giới tính Y chứa gene SRY sản sinh nhân tố xác định tinh hoàn; ở ruồi giấm, gene quy định tính trạng màu mắt nằm trên vùng không tương đồng của nhiễm sắc thể giới tính.

Tìm hiểu cơ chế xác định giới tính

Giới tính của nhiều loài sinh vật sinh sản hữu tính phụ thuộc vào sự có mặt của cặp nhiễm sắc thể giới tính trong tế bào. Giới tính ở các sinh vật này là do sự có mặt của cặp nhiễm sắc thể giới tính trong tế bào, cặp nhiễm sắc thể giới tính được hình thành do sự phân li của các nhiễm sắc thể giới tính trong giảm phân và tổ hợp lại trong thụ tinh. Ở một số loài côn trùng (ong, kiến,...), sự xác định giới tính phụ thuộc vào bộ nhiễm sắc thể, con đực có bộ nhiễm sắc thể đơn bội (n), con cái có bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội (2n).

Sự xác định giới tính ở sinh vật còn chịu ảnh hưởng bởi các nhân tố của môi trường bên trong (hormone sinh dục) và bên ngoài cơ thể (ánh sáng, nhiệt độ,...).

Ví dụ: Dùng methyl testosterone tác động vào cá vàng cái sẽ gây biến đổi kiểu hình thành giới đực trong khi cặp nhiễm sắc thể giới tính không thay đổi; ở rùa tai đỏ (Trachemys scripta), nếu trứng được ấp trong điều kiện từ 26 đến 28 ^oC sẽ nở thành con đực, từ 31 đến 32 ^oC sẽ nở thành con cái.

4. Di truyền liên kết

Tìm hiểu khái niệm di truyền liên kết

Thomas Hunt Morgan và cộng sự đã thực hiện thí nghiệm nghiên cứu sự di truyền các tính trạng ở ruồi giấm (Drosophila melanogaster). Từ kết quả thí nghiệm, ông đã phát hiện được hiện tượng liên kết gene.

Từ kết quả thí nghiệm, Morgan cho rằng sự di truyền đồng thời của tính trạng màu sắc thân và kích thước cánh ở ruồi giấm là do hiện tượng di truyền liên kết của các gene cùng nằm trên một nhiễm sắc thể. Trong đó, gene quy định tính trạng thân xám và cánh dài; gene quy định tính trạng thân đen và cánh cụt nằm trên cùng một nhiễm sắc thể nên phân li cùng nhau về một giao tử trong quá trình giảm phân và tổ hợp cùng nhau qua quá trình thụ tinh.

Tìm hiểu ứng dụng của di truyền liên kết trong thực tiễn

Mặc dù di truyền liên kết sẽ làm hạn chế sự xuất hiện các biến dị tổ hợp nhưng đảm bảo được sự di truyền bền vững của từng nhóm tính trạng được quy định bởi gene nằm trên một nhiễm sắc thể.

Trong chọn giống, người ta có thể chọn được những nhóm tính trạng tốt luôn đi kèm với nhau, hạn chế các tính trạng xấu tổ hợp với nhau.

Ví dụ: Ở ngô, gene oyl mã hóa enzyme tham gia tổng hợp diệp lục và gene orp2 mã hóa enzyme tham gia chuyển hóa tryptophan đều nằm trên cánh ngắn của nhiễm sắc thể số 10, sự liên kết của hai gene này được ứng dụng trong việc chọn lọc các giống ngô có khả năng quang hợp và chuyển hóa tryptophan cao, tích lũy nhiều chất dinh dưỡng nhằm tăng năng suất cây trồng.

1. Nguyên phân là một hình thức phân chia của tế bào ở sinh vật nhân thực, gồm giai đoạn phân chia nhân và phân chia tế bào chất. Các tế bào con được tạo thành từ quá trình nguyên phân có số lượng nhiễm sắc thể giống nhau và giống tế bào ban đầu.

2. Nguyên phân tạo ra các tế bào mới thay thế các tế bào già hoặc bị tổn thương, giúp cơ thể sinh trưởng và phát triển. Trong thực tiễn, quá trình nguyên phân là cơ sở tế bào học của các phương pháp nhân giống vô tính.

3. Giảm phân là hình thức phân chia của các tế bào sinh dục trong thời kì chín để tạo nên các giao tử, diễn ra gồm hai lần phân bào liên tiếp (gồm giảm phân I và giảm phân II). Từ một tế bào lưỡng bội qua giảm phân hình thành bốn giao tử có bộ nhiễm sắc thể đơn bội.

4. Sự kết hợp giữa nguyên phân, giảm phân và thụ tinh đảm bảo duy trì bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội đặc trưng của các loài sinh sản hữu tính; đồng thời, tạo nên nhiều biến dị tổ hợp, cung cấp nguồn nguyên liệu cho quá trình tiến hoá và chọn giống.

5. Dựa vào chức năng, nhiễm sắc thể được chia thành nhiễm sắc thể thường (mang các gene quy định tính trạng thường) và nhiễm sắc thể giới tính (mang các gene quy định tính trạng thường và tính trạng giới tính).

6. Cơ chế xác định giới tính ở nhiều loài sinh sản hữu tính là do sự có mặt của cặp nhiễm sắc thể giới tính hoặc bộ nhiễm sắc thể trong tế bào. Cặp nhiễm sắc thể giới tính được hình thành do sự phân li và tổ hợp của các nhiễm sắc thể giới tính trong giảm phân và thụ tinh. Giới tính của sinh vật còn chịu ảnh hưởng của các nhân tố môi trường trong và ngoài cơ thể.

7. Di truyền liên kết là hiện tượng một nhóm tính trạng được quy định bởi các gene nằm trên cùng một nhiễm sắc thể di truyền cùng nhau.

8. Di truyền liên kết đảm bảo sự di truyền ổn định của từng nhóm tính trạng ở sinh vật, nhờ đó, người ta có thể ứng dụng hiện tượng di truyền liên kết trong việc chọn được những nhóm tính trạng tốt luôn di truyền cùng nhau, tạo các tổ hợp gene quy định các tính trạng mong muốn.