Quá trình phân bào

I. Quá trình nguyên phân (phân bào nguyên nhiễm)

Để duy trì bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội từ tế bào mẹ sang các tế bào con, tế bào mẹ phải thực hiện quá trình nguyên phân.

1. Quá trình nguyên phân

- Khái niệm: Nguyên phân là quá trình phân bào nguyên nhiễm, tế bào con được tạo thành có số lượng nhiễm sắc thể giữ nguyên so với tế bào ban đầu.

- Đặc điểm:

• Trong nguyên phân, bộ nhiễm sắc thể của tế bào mẹ có sự biến đổi hình thái qua các kì phân bào.
• Trước khi diễn ra nguyên phân, tế bào trải qua giai đoạn chuẩn bị (kì trung gian). Kì trung gian ở các loại tế bào khác nhau thường không giống nhau, thường kéo dài, chiếm gần hết thời gian của chu kì. Trong kì trung gian, các nhiễm sắc thể nhân đôi tại thành nhiễm sắc thể kép.

- Diễn biến: Nguyên phân gồm 2 quá trình là quá trình phân chia nhân và quá trình phân chia tế bào chất.

• Quá trình phân chia nhân gồm 4 kì:

Các kì	Hình ảnh	Diễn biến
Kì đầu		- Nhiễm sắc thể kép ở dạng sợi mảnh. - Ở cuối kì đầu, các nhiễm sắc thể co xoắn, màng nhân và nhân con biến mất. - Thoi phân bào được hình thành.
Kì giữa		- Các nhiễm sắc thể kép co xoắn cực đại, tập trung thành một hàng trên mặt phẳng xích đạo của thoi phân bào và có hình dạng đặc trưng cho loài.
Kì sau		- Các nhiễm sắc tử (chromatid) tách nhau ở tâm động và được thoi phân bào kéo về hai cực của tế bào.
Kì cuối		- Nhiễm sắc thể dãn xoắn. - Thoi phân bào tiêu biến. - Màng nhân xuất hiện.

• Phân chia tế bào chất: Phân chia tế bào chất diễn ra ở đầu kì cuối, tế bào chất phân chia dần và tách tế bào mẹ thành 2 tế bào con. Ở tế bào động vật, màng tế bào co thắt lại ở vị trí giữa tế bào (tạo eo thắt). Ở tế bào thực vật, hình thành vách ngăn ở mặt phẳng xích đạo.

- Kết quả: Qua nguyên phân, từ một tế bào mẹ ban đầu (2n) tạo ra 2 tế bào con có bộ nhiễm sắc thể giống nhau và giống mẹ.

2. Ý nghĩa của quá trình nguyên phân

- Nguyên phân là cơ chế đảm bảo sự ổn định bộ nhiễm sắc thể của loài qua các thế hệ tế bào.

- Đối với cơ thể đa bào:

• Nguyên phân giúp tăng số lượng tế bào để cơ thể sinh trưởng và phát triển.

Ví dụ: Các mô phân sinh đỉnh ở thực vật phân chia liên tục giúp làm tăng chiều dài của thân và rễ, phát sinh thêm cành nhánh cho cây.

• Nguyên phân giúp thay thế các tế bào già, bị tổn thương; tái sinh bộ phận.

- Đối với cơ thể đơn bào và cơ thể đa bào sinh sản vô tính, nguyên phân là cơ sở của hình thức sinh sản.

III. Quá trình giảm phân (phân bào giảm nhiễm)

Trước khi diễn ra giảm phân, tế bào trải qua kì trung gian.

1. Quá trình giảm phân

- Trong giảm phân, tế bào sinh dục ở thời kì chín có bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội (2n) trải qua hai lần phân bào liên tiếp gọi là giảm phân I và giảm phân II, nhưng nhiễm sắc thể chỉ nhân đôi một lần vào kì trung gian trước khi giảm phân.

- Kết quả: Các tế bào con đơn bội được tạo ra qua giảm phân sẽ trải qua quá trình biến đổi hình thành nên giao tử đực (tinh trùng ở động vật, tinh tử ở thực vật) hoặc giao tử cái (trứng ở động vật, noãn ở thực vật).

• Ở thực vật: Các tế bào con tiếp tục nguyên phân một số lần để hình thành hạt phấn và túi noãn.
• Ở động vật: Bốn tế bào đơn bội tạo ra bốn tinh trùng (ở con đực) hoặc bốn tế bào đơn bội tạo ra một tế bào trứng và ba thể định hướng (ở con cái).

2. Ý nghĩa của quá trình giảm phân

- Giảm phân kết hợp với thụ tinh đã tạo ra nhiều biến dị tổ hợp, giúp giới sinh vật đa dạng và phong phú, tạo nên nguồn nguyên liệu cho quá trình tiến hóa, giúp các loài có khả năng thích nghi với điều kiện sống luôn thay đổi:

• Sự trao đổi chéo giữa hai chromatid trong cặp nhiễm sắc thể tương đồng ở kì đầu I và sự phân li độc lập, tổ hợp tự do của các cặp nhiễm sắc thể trong giảm phân I đã tạo ra nhiều loại giao tử.
• Sự kết hợp ngẫu nhiên của các loại giao tử trong thụ tinh tạo ra nhiều biến dị tổ hợp

- Sự kết hợp của 3 quá trình nguyên phân, giảm phân và thụ tinh là cơ chế để duy trì ổn định bộ nhiễm sắc thể đặc trưng cho các loài sinh sản hữu tính qua các thế hệ:

• Giảm phân tạo giao tử mang bộ nhiễm sắc thể đơn bội của loài, qua thụ tinh tạo hợp tử, bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội của loài được khôi phục.
• Tế bào hợp tử 2n trải qua nhiều lần nguyên phân và biệt hóa tế bào phát triển thành cơ thể đa bào trưởng thành.

3. Một số nhân tố ảnh hưởng đến quá trình giảm phân

Quá trình giảm phân chịu ảnh hưởng của:

- Điều kiện vật lí, hóa học và môi trường sống: Các chất phóng xạ, sóng điện thoại, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, nhiều dung môi hữu cơ, chất dioxin, một số kim loại nặng (chì, cadmium, thủy ngân), một số thuốc điều trị nội tiết,… đều có thể tác động đến quá trình giảm phân, làm giảm số lượng và chất lượng giao tử và gây vô sinh tạm thời hoặc vô sinh không hồi phục.

- Chế độ ăn uống: Chế độ ăn thiếu chất (thiếu vitamin, một số acid béo, amino acid, kẽm), hút thuốc lá và uống rượu có thể làm giảm số lượng giao tử.

- Các yếu tố khác:

• Di truyền: Yếu tố di truyền tác động lên tất cả các giai đoạn của hệ thống sinh sản. Sự bất thường về di truyền (đột biến cấu trúc và số lượng nhiễm sắc thể, tiền sử sản khoa phức tạp, bất thường di truyền dẫn đến rối loạn nội tiết) làm tăng khả năng vô sinh.
• Một số bệnh mạn tính như suy thận, suy gan, bệnh nội tiết,… làm giảm lượng giao tử tạo thành.
• Các phương pháp điều trị ung thư như phẫu thuật, xạ trị, hóa trị cũng ảnh hưởng tới quá trình sinh giao tử hoặc làm ngừng hoàn toàn giảm phân.

4. So sánh sự khác biệt giữa quá trình nguyên phân và quá trình giảm phân