Đây là bản xem thử. Phiên bản đầy đủ trong ứng dụng có bài tập, AI chấm ngay và theo dõi tiến độ học.
Bài học
Chu kì tế bào và nguyên phân
Mục tiêu bài học
Sau bài này, em mô tả được ba pha của kì trung gian và bốn kì của nguyên phân, chỉ đúng thời điểm DNA nhân đôi trong chu kì tế bào, và tính được số nhiễm sắc thể cùng hàm lượng DNA của một tế bào tại từng thời điểm cụ thể trong chu kì.
Kiến thức nền cần nhớ
Ở lớp 9, em đã học nguyên phân tạo ra hai tế bào con có bộ nhiễm sắc thể (NST) giống hệt tế bào mẹ (prior-grade review). Bài trước vừa học ba giai đoạn truyền tin giữa các tế bào (same-grade bridge); bài này chuyển vào bên trong một tế bào duy nhất, nhìn kỹ vào cách nó lớn lên, nhân đôi vật chất di truyền và phân chia — điều mà lớp 9 mới nêu kết quả chứ chưa đi vào diễn biến từng kì.
Khởi động
Nếu DNA nhân đôi ngay trong lúc tế bào đang phân chia thì mỗi tế bào con liệu có nhận đủ, đúng và giống hệt bộ NST của tế bào mẹ hay không? Và nếu DNA không nhân đôi trong lúc phân chia, vậy nó nhân đôi vào lúc nào?
Kiến thức trọng tâm
Chu kì tế bào gồm hai giai đoạn lớn nối tiếp nhau: kì trung gian, chiếm phần lớn thời gian của chu kì, và pha M (nguyên phân cùng phân chia tế bào chất). Kì trung gian lại chia thành ba pha nhỏ. Pha G1, tế bào lớn lên, tổng hợp protein và các bào quan cần thiết, đồng thời có một điểm kiểm soát xét xem tế bào đã đủ điều kiện để nhân đôi DNA hay chưa. Pha S là lúc DNA nhân đôi: mỗi nhiễm sắc thể đơn (một crômatit) trở thành một nhiễm sắc thể kép gồm hai crômatit chị em giống hệt nhau, dính nhau ở tâm động. Pha G2, tế bào tiếp tục tổng hợp những protein cần cho quá trình phân chia sắp tới, và kiểm tra lại xem DNA đã nhân đôi đầy đủ, chính xác chưa trước khi bước vào pha M.
Điều cần nhớ chính xác ở đây là: DNA chỉ nhân đôi một lần duy nhất trong cả chu kì, ở pha S của kì trung gian — trước khi nguyên phân bắt đầu, chứ không phải trong lúc nguyên phân diễn ra. Khi tế bào bước vào pha M, DNA đã nhân đôi xong từ trước; nguyên phân chỉ có nhiệm vụ phân chia đều số DNA đã nhân đôi đó cho hai tế bào con, không tạo thêm DNA mới ở giai đoạn này.
Nguyên phân (pha M) gồm bốn kì diễn ra liên tục. Kì đầu, các nhiễm sắc thể kép bắt đầu co xoắn lại cho ngắn và dày hơn, màng nhân dần tiêu biến, thoi phân bào hình thành từ hai cực của tế bào. Kì giữa, các nhiễm sắc thể kép co xoắn tới mức cực đại, xếp thành một hàng ngay ngắn ở mặt phẳng xích đạo của tế bào, mỗi nhiễm sắc thể kép gắn với thoi phân bào ở cả hai phía tâm động. Kì sau, hai crômatit chị em của từng nhiễm sắc thể kép tách nhau ra tại tâm động, mỗi crômatit trở thành một nhiễm sắc thể đơn độc lập và di chuyển về một cực của tế bào nhờ thoi phân bào kéo. Kì cuối, các nhiễm sắc thể đơn dãn xoắn trở lại, màng nhân hình thành bao quanh mỗi bộ nhiễm sắc thể ở từng cực, rồi tế bào chất phân chia, tạo ra hai tế bào con hoàn chỉnh.
Bốn kì diễn ra liên tục, không dừng lại; DNA đã nhân đôi từ trước đó, ở pha S của kì trung gian.DNA giữ nguyên 2C suốt G1, tăng gấp đôi lên 4C trong pha S, giữ nguyên 4C qua G2 và phần lớn nguyên phân, rồi giảm về 2C ngay khi tế bào chất phân chia ở kì cuối — đúng lúc bộ DNA 4C được chia đều cho hai tế bào con.
Ví dụ
Tính số NST và hàm lượng DNA của tế bào ruồi giấm qua chu kì
1
Một tế bào sinh dưỡng của ruồi giấm có bộ NST lưỡng bội 2n = 8 bước vào một chu kì tế bào bình thường. Gọi C là hàm lượng DNA của bộ NST đơn bội (n = 4) chưa nhân đôi. Tính số NST và hàm lượng DNA của tế bào ở cuối pha G1 và ở cuối pha S.
2
Ở cuối G1, DNA chưa nhân đôi. Tế bào vẫn giữ 2n = 8 NST đơn, mỗi NST một crômatit. Hàm lượng DNA của cả tế bào là $2C$, vì tế bào lưỡng bội mang hai bộ NST đơn bội chưa nhân đôi.
3
Trong pha S, mỗi NST đơn nhân đôi thành một NST kép gồm hai crômatit chị em dính nhau ở tâm động. Số NST vẫn là 2n = 8, vì hai crômatit chị em tính chung là một NST kép, chưa tách rời. Hàm lượng DNA đã tăng gấp đôi thành $4C$, vì mỗi NST giờ mang gấp đôi lượng DNA so với lúc chưa nhân đôi.
4
Số NST không đổi (vẫn 8) nhưng hàm lượng DNA tăng gấp đôi — điều này khớp với việc pha S chỉ nhân đôi VẬT CHẤT bên trong mỗi NST (thành hai crômatit), chứ chưa tách các crômatit ra thành NST độc lập; việc tách chỉ xảy ra ở kì sau của nguyên phân, sau pha S rất lâu.
5
Vậy cuối G1: 2n = 8 NST đơn, hàm lượng DNA $2C$. Cuối S: 2n = 8 NST kép (mỗi NST 2 crômatit), hàm lượng DNA $4C$ — gấp đôi G1 dù số NST không đổi.
Ví dụ
Số NST và số tâm động ở kì sau nguyên phân (dạng đề kiểm tra)
1
Một tế bào sinh dưỡng của người có bộ NST lưỡng bội 2n = 46 đang ở kì sau của nguyên phân. Tại thời điểm này, tế bào có bao nhiêu NST và bao nhiêu tâm động? Giải thích.
2
Ngay trước kì sau (ở kì giữa), tế bào có 2n = 46 NST kép, mỗi NST kép gồm hai crômatit chị em dính nhau ở một tâm động chung — nghĩa là 46 tâm động, dù có 92 crômatit.
3
Ở kì sau, tâm động của từng NST kép tách đôi, hai crômatit chị em rời nhau hoàn toàn và mỗi crômatit trở thành một NST đơn độc lập, mang tâm động riêng của mình.
4
Vì mỗi NST kép (46 NST kép) tách thành hai NST đơn, tổng số NST đơn trong tế bào lúc này là $46 \times 2 = 92$. Mỗi NST đơn có đúng một tâm động, nên số tâm động cũng là 92.
5
Vậy ở kì sau nguyên phân, tế bào người có 92 NST đơn và 92 tâm động — con số này chỉ tồn tại tạm thời trong một tế bào chưa kịp tách; ngay khi kì cuối hoàn tất phân chia tế bào chất, mỗi tế bào con nhận đúng 46 NST như tế bào mẹ ban đầu, không phải 92.
Sai lầm thường gặp
Nhầm lẫn phổ biến nhất ở bài này là nghĩ DNA nhân đôi ngay trong lúc nguyên phân đang diễn ra. Thực ra khi bước vào kì đầu của nguyên phân, DNA đã nhân đôi xong từ trước đó rất lâu, ở pha S của kì trung gian; nguyên phân chỉ phân chia đều lượng DNA có sẵn cho hai tế bào con, không nhân đôi thêm lần nào nữa. Một nhầm lẫn khác là nghĩ con số NST tăng gấp đôi ở kì sau (ví dụ 92 NST ở người) là kết quả cuối cùng — thực ra đó chỉ là trạng thái tạm thời của MỘT tế bào chưa kịp tách; ngay khi kì cuối hoàn tất, mỗi tế bào con quay lại đúng 2n như tế bào mẹ ban đầu.
Luyện tập có hướng dẫn
Luyện tập độc lập
Kiểm tra nhanh
Ghi nhớ
Chu kì tế bào = kì trung gian (G1, S, G2) + pha M. DNA nhân đôi đúng một lần, ở pha S, trước khi nguyên phân bắt đầu. Nguyên phân gồm bốn kì: kì đầu (co xoắn), kì giữa (xếp hàng), kì sau (crômatit tách nhau), kì cuối (hai tế bào con ra đời, mỗi tế bào giữ nguyên 2n như tế bào mẹ).
Bài tiếp theo cho thấy điều gì xảy ra khi những điểm kiểm soát bảo vệ trật tự trên bị vô hiệu hoá — và vì sao đó chính là khởi đầu của ung thư.
Ở lớp 9, em đã học nguyên phân tạo ra hai tế bào con có bộ nhiễm sắc thể (NST) giống hệt tế bào mẹ (prior-grade review). Bài trước vừa học ba giai đoạn truyền tin giữa các tế bào (same-grade bridge); bài này chuyển vào bên trong một tế bào duy nhất, nhìn kỹ vào cách nó lớn lên, nhân đôi vật chất di truyền và phân chia — điều mà lớp 9 mới nêu kết quả chứ chưa đi vào diễn biến từng kì.
Chu kì tế bào gồm hai giai đoạn lớn nối tiếp nhau: kì trung gian, chiếm phần lớn thời gian của chu kì, và pha M (nguyên phân cùng phân chia tế bào chất). Kì trung gian lại chia thành ba pha nhỏ. Pha G1, tế bào lớn lên, tổng hợp protein và các bào quan cần thiết, đồng thời có một điểm kiểm soát xét xem tế bào đã đủ điều kiện để nhân đôi DNA hay chưa. Pha S là lúc DNA nhân đôi: mỗi nhiễm sắc thể đơn (một crômatit) trở thành một nhiễm sắc thể kép gồm hai crômatit chị em giống hệt nhau, dính nhau ở tâm động. Pha G2, tế bào tiếp tục tổng hợp những protein cần cho quá trình phân chia sắp tới, và kiểm tra lại xem DNA đã nhân đôi đầy đủ, chính xác chưa trước khi bước vào pha M.
Điều cần nhớ chính xác ở đây là: DNA chỉ nhân đôi một lần duy nhất trong cả chu kì, ở pha S của kì trung gian — trước khi nguyên phân bắt đầu, chứ không phải trong lúc nguyên phân diễn ra. Khi tế bào bước vào pha M, DNA đã nhân đôi xong từ trước; nguyên phân chỉ có nhiệm vụ phân chia đều số DNA đã nhân đôi đó cho hai tế bào con, không tạo thêm DNA mới ở giai đoạn này.
Nguyên phân (pha M) gồm bốn kì diễn ra liên tục. Kì đầu, các nhiễm sắc thể kép bắt đầu co xoắn lại cho ngắn và dày hơn, màng nhân dần tiêu biến, thoi phân bào hình thành từ hai cực của tế bào. Kì giữa, các nhiễm sắc thể kép co xoắn tới mức cực đại, xếp thành một hàng ngay ngắn ở mặt phẳng xích đạo của tế bào, mỗi nhiễm sắc thể kép gắn với thoi phân bào ở cả hai phía tâm động. Kì sau, hai crômatit chị em của từng nhiễm sắc thể kép tách nhau ra tại tâm động, mỗi crômatit trở thành một nhiễm sắc thể đơn độc lập và di chuyển về một cực của tế bào nhờ thoi phân bào kéo. Kì cuối, các nhiễm sắc thể đơn dãn xoắn trở lại, màng nhân hình thành bao quanh mỗi bộ nhiễm sắc thể ở từng cực, rồi tế bào chất phân chia, tạo ra hai tế bào con hoàn chỉnh.
Ở cuối G1, DNA chưa nhân đôi. Tế bào vẫn giữ 2n = 8 NST đơn, mỗi NST một crômatit. Hàm lượng DNA của cả tế bào là 2C, vì tế bào lưỡng bội mang hai bộ NST đơn bội chưa nhân đôi.
Trong pha S, mỗi NST đơn nhân đôi thành một NST kép gồm hai crômatit chị em dính nhau ở tâm động. Số NST vẫn là 2n = 8, vì hai crômatit chị em tính chung là một NST kép, chưa tách rời. Hàm lượng DNA đã tăng gấp đôi thành 4C, vì mỗi NST giờ mang gấp đôi lượng DNA so với lúc chưa nhân đôi.
Vậy cuối G1: 2n = 8 NST đơn, hàm lượng DNA 2C. Cuối S: 2n = 8 NST kép (mỗi NST 2 crômatit), hàm lượng DNA 4C — gấp đôi G1 dù số NST không đổi.
Vì mỗi NST kép (46 NST kép) tách thành hai NST đơn, tổng số NST đơn trong tế bào lúc này là 46×2=92. Mỗi NST đơn có đúng một tâm động, nên số tâm động cũng là 92.
Nhầm lẫn phổ biến nhất ở bài này là nghĩ DNA nhân đôi ngay trong lúc nguyên phân đang diễn ra. Thực ra khi bước vào kì đầu của nguyên phân, DNA đã nhân đôi xong từ trước đó rất lâu, ở pha S của kì trung gian; nguyên phân chỉ phân chia đều lượng DNA có sẵn cho hai tế bào con, không nhân đôi thêm lần nào nữa. Một nhầm lẫn khác là nghĩ con số NST tăng gấp đôi ở kì sau (ví dụ 92 NST ở người) là kết quả cuối cùng — thực ra đó chỉ là trạng thái tạm thời của MỘT tế bào chưa kịp tách; ngay khi kì cuối hoàn tất, mỗi tế bào con quay lại đúng 2n như tế bào mẹ ban đầu.