Bài học

Sự lớn lên, phân chia của tế bào và ý nghĩa

Mục tiêu bài học

Sau bài ôn tập này, em giải thích được vì sao tế bào không lớn mãi mà phải phân chia, mô tả lại quá trình một tế bào tạo ra hai tế bào con giống hệt nhau, và phân biệt được ý nghĩa của phân chia tế bào ở sinh vật đơn bào so với sinh vật đa bào.

Kiến thức nền cần nhớ

Bài này ôn lại khoá "Sự lớn lên và sinh sản của tế bào" đã học giữa năm (same-grade bridge), dựa trên ba thành phần tế bào vừa nhắc lại ở bài trước.

Khởi động

Một hạt đậu nảy mầm chỉ sau vài ngày đã cao thêm nhiều xăng-ti-mét. Để có chiều cao đó, từng tế bào của cây đậu có tự phình to lên gấp hàng nghìn lần hay không? Nếu không, chiều cao ấy đến từ đâu?

Kiến thức trọng tâm

Một tế bào non hấp thụ chất dinh dưỡng và lớn dần lên, nhưng việc lớn lên này có giới hạn. Chất đi vào và đi ra tế bào phải xuyên qua màng tế bào — nghĩa là qua bề mặt — trong khi lượng chất cần nuôi cả khối tế bào lại phụ thuộc vào thể tích. Khi tế bào lớn lên, thể tích tăng nhanh hơn hẳn diện tích bề mặt, nên khả năng trao đổi chất qua màng dần không theo kịp nhu cầu bên trong. Đến một mức nhất định, tế bào buộc phải dừng lớn và phân chia thay vì tiếp tục phình to.

Với hình lập phương cạnh

a

: diện tích bề mặt

S=6a^2

, thể tích

V=a^3

, nên tỉ số

S/V = 6/a

— cạnh càng lớn, tỉ số càng nhỏ, đúng như xu hướng đã học ở tế bào.Với hình lập phương cạnh $a$: diện tích bề mặt $S=6a^2$, thể tích $V=a^3$, nên tỉ số $S/V = 6/a$ — cạnh càng lớn, tỉ số càng nhỏ, đúng như xu hướng đã học ở tế bào.

Khi tới giới hạn đó, tế bào phân chia thành hai tế bào con giống hệt nhau, mỗi tế bào con nhận đủ một bản sao vật chất di truyền của tế bào mẹ. Mỗi tế bào con lại có thể lớn lên và phân chia tiếp — lặp lại quá trình này cho ra 2, rồi 4, rồi 8, rồi 16 tế bào, số lượng tăng gấp đôi sau mỗi lần phân chia.

Chu trình này lặp lại liên tục — đây là cơ chế nền cho cả sự lớn lên, thay thế tế bào và sinh sản đã học.

Ý nghĩa của phân chia tế bào phụ thuộc vào loại cơ thể. Ở sinh vật đa bào, phân chia giúp cơ thể lớn lên, thay thế tế bào già hoặc hỏng, và hàn gắn vết thương — da, máu, lớp lót ruột đều được thay mới liên tục. Ở sinh vật đơn bào, một tế bào là cả cơ thể, nên khi tế bào đó phân chia thành hai, kết quả trực tiếp là hai cá thể mới — đó chính là sinh sản, không phải chỉ là lớn lên.

Ví dụ

Tính số tế bào con sau nhiều lần phân chia

1
Từ một tế bào ban đầu, tính số tế bào con tạo ra sau 5 lần phân chia liên tiếp.
2
Mỗi lần phân chia, một tế bào tách thành hai — số tế bào nhân đôi sau mỗi lần.
3
Lần 1: $1\times 2=2$ . Lần 2: $2\times 2=4$ . Lần 3: $4\times 2=8$ . Lần 4: $8\times 2=16$ . Lần 5: $16\times 2=32$ .
Lần 1: $1\times 2=2$. Lần 2: $2\times 2=4$. Lần 3: $4\times 2=8$. Lần 4: $8\times 2=16$. Lần 5: $16\times 2=32$.
4
Sau $n$ lần phân chia từ một tế bào, số tế bào con là $2^n$ ; với $n=5$ , $2^5=32$ , khớp với kết quả tính từng bước.
Sau $n$ lần phân chia từ một tế bào, số tế bào con là $2^n$; với $n=5$, $2^5=32$, khớp với kết quả tính từng bước.
5
Vậy sau 5 lần phân chia liên tiếp, từ một tế bào ban đầu thu được 32 tế bào con.

Ví dụ

Phân biệt ý nghĩa phân chia tế bào ở hai tình huống (dạng đề kiểm tra)

1
Một vết trầy da nhỏ ở tay lành lại sau vài ngày. Cùng lúc đó, một con trùng biến hình sống trong ao vừa phân chia thành hai cá thể. Cả hai đều là kết quả của phân chia tế bào — ý nghĩa của phân chia trong hai trường hợp này có giống nhau không? Giải thích.
2
Con người là sinh vật đa bào — cơ thể vẫn là một cá thể duy nhất trước và sau khi lành. Các tế bào da mới sinh ra thay thế tế bào đã mất, đây là ý nghĩa lớn lên và tái tạo, không tạo ra cá thể mới.
3
Trùng biến hình là sinh vật đơn bào — một tế bào chính là cả cơ thể. Khi tế bào đó phân chia, kết quả trực tiếp là hai cá thể trùng biến hình độc lập, tức là sinh sản.
4
Cùng một cơ chế tế bào — một tế bào tách thành hai — nhưng số cá thể trước và sau khác nhau: vết trầy da vẫn là một người, còn trùng biến hình từ một cá thể thành hai cá thể.
5
Vậy ý nghĩa không giống nhau: ở người (đa bào), phân chia tế bào là lớn lên và tái tạo; ở trùng biến hình (đơn bào), phân chia tế bào chính là sinh sản.

Sai lầm thường gặp

Một nhầm lẫn phổ biến khi ôn tập là cho rằng mọi lần phân chia tế bào đều là "sinh sản". Điều này chỉ đúng với sinh vật đơn bào, nơi một tế bào chính là cả cơ thể. Ở sinh vật đa bào như con người, hàng tỉ tế bào phân chia mỗi ngày để cơ thể lớn lên và tự thay mới, nhưng cơ thể vẫn luôn là một cá thể — không tạo ra người mới nào cả.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

Tế bào phải phân chia vì thể tích tăng nhanh hơn diện tích bề mặt khi lớn lên. Phân chia tạo hai tế bào con giống hệt nhau, số tế bào tăng gấp đôi mỗi lần ( $2^n$ sau $n$ lần). Ở sinh vật đa bào, phân chia có nghĩa là lớn lên/thay thế/tái tạo; ở sinh vật đơn bào, phân chia chính là sinh sản.

Tế bào phải phân chia vì thể tích tăng nhanh hơn diện tích bề mặt khi lớn lên. Phân chia tạo hai tế bào con giống hệt nhau, số tế bào tăng gấp đôi mỗi lần ($2^n$ sau $n$ lần). Ở sinh vật đa bào, phân chia có nghĩa là lớn lên/thay thế/tái tạo; ở sinh vật đơn bào, phân chia chính là sinh sản.

Bài tiếp theo dùng đúng kết quả của phân chia tế bào để xây nên toàn bộ cơ thể, từ một tế bào đơn lẻ cho tới năm cấp tổ chức.