Chu kì tế bào và nguyên phân
Lý thuyết
1. Chu kì tế bào của sinh vật nhân thực
Chu kì tế bào là khoảng thời gian từ khi tế bào được sinh ra, lớn lên và phân chia thành hai tế bào con.
Tế bào nhân thực có kích thước và số lượng NST lớn hơn nhiều so với tế bào nhân sơ nên chu kì tế bào dài và phức tạp hơn.
Chu kì tế bào gồm 2 giai đoạn chính: kỳ trung gian và quá trình nguyên phân.
Thời gian của một chu kì tế bào ở mỗi loại tế bào là khác nhau.
Ví dụ: Tế bào phôi động vật chỉ mất 20 phút để hoàn thành 1 chu kì trong khi đó, 1 chu kì tế bào gan kéo dài tới 6 tháng.
Hệ thống kiểm soát chu kì tế bào điều khiển các giai đoạn nghiêm ngặt, đảm bảo chu kì tế bào bình thường.
| Điểm kiểm soát | Vai trò |
| Điểm kiểm soát G1/S | Tế bào sẽ kiểm tra xem đủ nguyên liệu hay chưa và đưa ra "quyết định" có nhân đôi DNA hay không? |
| Điểm kiểm soát G2/S | Tế bào "rà soát" quá trình nhân đôi DNA đa hoàn tất chưa và sửa chữa các sai sót để sẵn sàng phân bào chưa? |
2. Nguyên phân
Nguyên phân (phân bào nguyên nhiễm) là hình thức phân bào xảy ra ở các tế bào sinh dưỡng và tế bào sinh dục sơ khai. Nguyên phân bao gồm phân chia nhân và phân chia tế bào chất.
Phân chia nhân gồm 4 giai đoạn: kì đầu, kì giữa, kì sau và kì cuối, quá trình phân chia nhân thực chất là phân chia vật chất di truyền (NST) đồng đều cho 2 tế bào con.
2.1. Phân chia nhân:
Diễn biến của quá trình phân chia nhân như sau:
2.2. Phân chia tế bào chất:
Sau khi phân chia nhân xong, tế bào tiến hành phân chia tế bào chất, quá trình này ở tế bào thực vật và tế bào động vật có một chút khác biệt:
2.3. Ý nghĩa của nguyên phân:
- Nguyên phân giúp duy trì ổn định vật chất tế bào qua các thế hệ tế bào, thay thế các tế bào già, chết, tổn thương, giúp cơ thể lớn lên và tái sinh các bộ phận.
- Là hình thức sinh sản ở những loài sinh vật nhân thực đơn bào và loài sinh sản vô tính.
Ảnh chụp các tế bào thực vật nguyên phân:
Ảnh chụp các tế bào thực vật nguyên phân:
3. Bệnh ung thư
3.1. Cơ sở khoa học của bệnh ung thư:
Khối u xuất hiện từ một tế bào bị đột biến nhiều lần, làm rối loạn các cơ chế điều hòa phan bào, khiến tế bào phân chia không kiểm soát tạo nên các khối u ác tính.
Tác nhân đột biến ở bên ngoài môi trường gồm: khói thuốc lá, độc tố của vi sinh vật, tia tử ngoại, tia phóng xạ, hóa chất (chất độc da cam) ...
Tác nhân đột biến ở bên trong cơ thể có: virus gây bệnh mãn tính (viêm gan B, viêm tử cung), các gốc tự do trong tế bào ...
3.2. Tình trạng ung thư ở Việt Nam và cách phòng tránh bệnh ung thư:
Tỉ lệ mắc một số bệnh ung thư ở nam và nữ được thể hiện ở hình sau:
Ung thư có thể phòng tránh bằng cách:
Hạn chế tiếp xúc với tác nhân gây ung thư
Tích cực rèn luyện thể dục thể thao
Thường xuyên thăm khám sức khỏe định kì
Chữa trị triệt để những bệnh viêm nhiễm mãn tính do virus và các loại vi sinh vật ...
4. Sơ đồ tư duy chu kì tế bào và nguyên phân
Bài tập tự luyện
Bài 1: Ảnh bên * chụp tế bào ung thư ở cơ thể người. Tế bào ung thư được hình thành như thế nào?
Phương pháp giải:
Ung thư liên quan đến việc phân chia tế bào một cách vô tổ chức, có thể là lành tính hoặc ác tính.
Lời giải:
Tế bào ung thư được hình thành từ sự phân chia không kiểm soát của một hoặc một số tế bào trong cơ thể.
Bài 2: Chu kì tế bào là gì? Mô tả các sự kiện chính của chu kì tế bào.
Phương pháp giải:
Các tế bào sống có chu kì sinh học của nó.
Lời giải:
- Chu kì tế bào là khoảng thời gian từ khi tế bào được sinh ra, lớn lên và phân chia thành hai tế bào con.
- Chu kì tế bào được mô tả là một vòng tròn khép kín với hai giai đoạn chính là kì trung gian và quá trình nguyên phân:
+ Kì trung gian là giai đoạn sinh trưởng chính của tế bào, được chia thành các pha G1, S và G2. Pha G1 có sự tăng kích thước tế bào, tổng hợp các bào quan và tổng hợp, tích lũy các chất. Pha S có sự nhân đôi ADN, dẫn đến nhân đôi NST tạo thành NST kép. Pha G2 là pha gia tăng kích thước tế bào và chuẩn bị cho phân chia.
+ Quá trình nguyên phân gồm 2 sự kiện chính là phân chia nhân (qua 4 kì: kì đầu, kì giữa, kì sau và kì cuối) và phân chia tế bào chất.
Bài 3: Kì trung gian là gì? Nêu tên và chức năng của các pha trong kì trung gian.
Phương pháp giải:
Kì trung gian là một giai đoạn của chu kỳ tế bào.
Lời giải:
- Kì trung gian là giai đoạn sinh trưởng chính của tế bào, được chia thành các pha G1, S và G2.
- Chức năng của các pha trong kì trung gian là:
+ Pha G1 có sự tăng kích thước tế bào, tổng hợp các bào quan và tổng hợp, tích lũy các chất.
+ Pha S có sự nhân đôi ADN, dẫn đến nhân đôi NST tạo thành NST kép.
+ Pha G2 là pha gia tăng kích thước tế bào và chuẩn bị cho phân chia.
Bài 4: Hãy cho biết các giai đoạn của chu kì tế bào có mối quan hệ với nhau như thế nào.
Phương pháp giải:
Các giai đoạn của chu kì tế bào có mối quan hệ chặt chẽ với nhau.
Lời giải:
Các giai đoạn của chu kì tế bào có mối quan hệ chặt chẽ với nhau, trong đó giai đoạn kỳ trung gian là để tế bào lớn lên và sao chép nhiễm sắc thể của nó để chuẩn bị cho sự phân bào trong giai đoạn nguyên phân. Việc chuyển từ giai đoạn này sang giai đoạn khác trong chu kì tế bào được hệ thống kiểm soát chu kì tế bào điều khiển một cách nghiêm ngặt, đảm bảo các chu kì tế bào diễn ra bình thường.
Bài 5: Điểm kiểm soát chu kì tế bào là gì? Giải thích vai trò của các điểm kiểm soát chu kì tế bào.
Phương pháp giải:
Điểm kiểm soát chu kì tế bào là các thời điểm mà ở đó các tín hiệu kích hoạt quá trình truyền tin tế bào đưa ra các đáp ứng đi tiếp hay dừng chu kỳ tế bào. Mỗi điểm kiểm soát chu kì tế bào lại có đối tượng kiểm soát khác nhau.
Lời giải:
- Điểm kiểm soát chu kì tế bào là các thời điểm mà ở đó các tín hiệu kích hoạt quá trình truyền tin tế bào đưa ra các đáp ứng đi tiếp hay dừng chu kỳ tế bào.
- Giải thích vai trò của các điểm kiểm soát chu kì tế bào:
+ Tại điểm kiểm soát G/S, tế bào sẽ đưa ra “quyết định” có nhân đôi ADN để sau đó bước vào phân bào hay không.
+ Ở điểm kiểm soát G2/M – điểm kiểm soát cuối G2 trước khi tế bào bước vào nguyên phân, lúc này hệ thống kiểm soát chu kỳ tế bào “rà soát” quá trình nhân đôi ADN xem đã hoàn tất và mọi sai sót đã được sửa chữa hay chưa.
+ Ở điểm kiểm soát thoi phân bào, hệ thống kiểm soát chu kỳ tế bào “rà soát” xem tất cả các NST đã gắn với vi ống của thoi phân bào hay chưa. Nếu chưa hoàn tất, chu kỳ tế bào cũng sẽ dừng lại. Điều này rất quan trọng, nếu không, các NST có thể sẽ không được phân chia đồng đều cho các tế bào con.
Bài 6: Trình bày diễn biến các kì của nguyên phân.
Phương pháp giải:
Nguyên phân (phân bào nguyên nhiễm) là một trong các kiểu phân chia tế bào xảy ra ở sinh vật nhân thực.
Lời giải:
Nguyên phân có 4 kì với diễn biến như sau:
- Kì đầu: thoi phân bào bắt đầu hình thành, NST co xoắn và màng nhân và hạch nhân tiêu biến.
- Kì giữa: các NST co xoắn tối đa và nằm ở mặt phẳng xích đạo của thoi phân bào. Các vi ống của thoi phân bào đính vào 2 phía tâm động của NST.
- Kì sau: Hai chromatid chị em của mỗi NST kép bắt đầu tách rời nhau thành hai NST đơn và di chuyển trên thoi phân bào về hai cực đối diện của tế bào. Đây là kì có thời gian ngắn nhất.
- Kì cuối: Các NST dãn xoắn, hạch nhân và màng nhân tái xuất hiện hình thành nhân mới; thoi phân bào tiêu biến.
Bài 7: Nêu kết quả của nguyên phân. Nguyên phân có ý nghĩa gì?
Phương pháp giải:
Thông qua quá trình nguyên phân, từ một tế bào mẹ ban đầu tạo ra hai tế bào con có bộ NST giống nhau và giống hệt mẹ.
Lời giải:
- Kết quả của nguyên phân là: Nhờ quá trình nhân đôi NST (ở kì trung gian) và phân li đồng đều các NST về hai cực của tế bào (ở kì sau) nên từ một tế bào mẹ ban đầu tạo ra hai tế bào con có bộ NST giống nhau và giống hệt mẹ.
- Ý nghĩa của nguyên phân:
+ Đảm bảo duy trì ổn định vật chất di truyền qua các thế hệ tế bào.
+ Ở sinh vật nhân thực đơn bào, nguyên phân chính là hình thức sinh sản tạo ra cá thể mới; còn ở sinh vật đa bào, nguyên phân làm tăng số lượng tế bào, thay thế các tế bào già và các tế bào bị tổn thương, giúp cơ thể lớn lên và sinh ra các bộ phận cơ thể.
+ Nguyên phân cũng là cơ chế tạo ra các cơ thể mới ở các sinh vật sinh sản vô tính.
Bài 8: Phân biệt u lành tính với u ác tính.
Phương pháp giải:
Khi các tế bào phân chia quá mức bình thường sẽ dẫn đến hình thành khối u. Khối u có thể là u lành tính hoặc u ác tính.
Lời giải:
Phân biệt u lành tính và u ác tính như sau:
- U lành tính là khối u mà định vị tại một vị trí xác định và các tế bào của nó không phát tán đến nơi khác trong cơ thể.
- U ác tính là khối u mà tế bào của nó có thêm đột biến khiến chúng tách khỏi vị trí ban đầu, di chuyển đến vị trí mới tạo nên nhiều khối u khác trong cơ thể.
Bài 9: Nguyên phân gây rối loạn quá trình điều hòa phân bào dẫn đến phát sinh ung thư là gì? Giải thích.
Phương pháp giải:
Nguyên nhân gây rối loạn quá trình điều hòa phân bào dẫn đến phát sinh ung thư là các tác nhân gây đột biến từ môi trường trong, ngoài cơ thể.
Lời giải:
Nguyên nhân gây rối loạn quá trình điều hòa phân bào dẫn đến phát sinh ung thư là:
- Tác nhân gây đột biến ở môi trường bên ngoài cơ thể như khói thuốc lá, các độc tố của vi sinh vật có trong các thực phẩm bị mốc, tia tử ngoại, nhiều loại hóa chất như chất độc màu da cam, tia phóng xạ,...
- Tác nhân gây đột biến bên trong cơ thể như một số loại virus gây bệnh mãn tính (virus viêm gan B, virus gây viêm tử cung); các gốc tự do trong tế bào, sản phẩm của quá trình chuyển hóa và các chất độc hại mà cơ thể hấp thụ qua thức ăn hoặc từ các vi sinh vật sống kí sinh trong cơ thể.
Hầu hết các bệnh ung thư là do đột biến gen phát sinh trong tế bào của cơ thể nên không di truyền được từ thế hệ này sang thế hệ khác. Chỉ khoảng hơn 10% bệnh ung thư là do gen đột biến được di truyền từ bố mẹ.
Bài 10: Những loại ung thư nào phổ biến nhất ở người Việt Nam?
Phương pháp giải:
Những loại ung thư phổ biến nhất ở Việt Nam là ung thư ở gan, phổi, dạ dày, đại trực tràng, vú và tuyến tiền liệt.
Lời giải:
Những loại ung thư phổ biến nhất ở Việt Nam là ung thư ở gan, phổi, dạ dày, đại trực tràng, vú và tuyến tiền liệt. Trong đó, theo giới tính thì:
- Ở nam giới là: ung thư ở gan, phổi, dạ dày, đại trực tràng và tuyến tiền liệt chiếm 65.8% các trường hợp.
- Ở nữ giới là: ung thư ở gan, phổi, dạ dày, đại trực tràng và vú chiếm 59.4% các trường hợp.
Bài 11: Nêu một số biện pháp phòng tránh, chữa trị bệnh ung thư.
Phương pháp giải:
Hiện nay, nhiều bệnh ung thư đã có thể phòng tránh và điều trị bằng các biện pháp khác nhau.
Lời giải:
- Một số biện pháp phòng tránh bệnh ung thư là: hạn chế tiếp xúc với các nguồn chứa tác nhân gây ung thư, tích cực tập luyện thể dục thể thao, thường xuyên thăm khám sức khỏe định kì để tầm soát phát hiện sớm khối u, chữa trị triệt để những bệnh viêm nhiễm mãn tính do virus và các loại vi sinh vật.
- Một số biện pháp chữa bệnh ung thư hiện nay là: phẫu thuật cắt bỏ khối u, chiếu xạ hoặc dùng các hóa chất tiêu diệt các tế bào khối u, dùng tế bào gốc để hỗ trợ quá trình điều trị khối u, sử dụng liệu pháp miễn dịch tăng cường đề kháng cùng một số biện pháp khác. Nếu phát hiện sớm, nhiều loại khối u có thể cắt bỏ khi chúng chưa di căn và bệnh hoàn toàn có thể chữa khỏi như ung thư vú và nhiều loại ung thư khác. Những khối u lành tính như các polyp ở đại tràng nếu được phát hiện sớm và cắt bỏ kịp thời thì sẽ không có cơ hội phát triển thành khối u ác tính.
Bài 12: Trình bày được mối quan hệ giữa các giai đoạn trong chu kì tế bào. Tại sao tế bào lại cần có hệ thống kiểm soát chu kì tế bào?
Phương pháp giải:
Chu kì tế bào được mô tả là một vòng tròn khép kín với hai giai đoạn chính là kì trung gian và quá trình nguyên phân. Hai giai đoạn này có mối quan hệ chặt chẽ với nhau và việc chuyển từ giai đoạn này sang giai đoạn khác trong chu kì tế bào được điều khiển bởi hệ thống kiểm soát chu kì tế bào.
Lời giải:
- Chu kì tế bào có hai giai đoạn chính là kì trung gian và quá trình nguyên phân. Hai giai đoạn này có mối quan hệ chặt chẽ với nhau, trong đó giai đoạn kỳ trung gian là để tế bào lớn lên và sao chép nhiễm sắc thể của nó để chuẩn bị cho sự phân bào trong giai đoạn nguyên phân.
- Cần có hệ thống kiểm soát chu kỳ tế bào do nó giúp điều khiển tế bào chuyển từ giai đoạn này sang giai đoạn khác một cách nghiêm ngặt, đảm bảo các chu kì tế bào diễn ra bình thường. Cụ thể:
+ Tại điểm kiểm soát G/S, tế bào sẽ đưa ra “quyết định” có nhân đôi ADN để sau đó bước vào phân bào hay không.
+ Ở điểm kiểm soát G2/M – điểm kiểm soát cuối G2 trước khi tế bào bước vào nguyên phân, lúc này hệ thống kiểm soát chu kỳ tế bào “rà soát” quá trình nhân đôi ADN xem đã hoàn tất và mọi sai sót đã được sửa chữa hay chưa.
+ Ở điểm kiểm soát thoi phân bào, hệ thống kiểm soát chu kỳ tế bào “rà soát” xem tất cả các NST đã gắn với vi ống của thoi phân bào hay chưa. Nếu chưa hoàn tất, chu kỳ tế bào cũng sẽ dừng lại. Điều này rất quan trọng, nếu không, các NST có thể sẽ không được phân chia đồng đều cho các tế bào con.
Bài 13: Các NST co xoắn cực đại và tập trung ở mặt phẳng xích đạo của thoi phân bào vào kì giữa có ý nghĩa gì? Nếu các NST không co xoắn lại mà vẫn ở dạng sợi mảnh thì điều gì sẽ xảy ra khi các NST phân li ở kì sau?
Phương pháp giải:
Nguyên phân có 4 kì với diễn biến như sau:
- Kì đầu: thoi phân bào bắt đầu hình thành, NST co xoắn và màng nhân và hạch nhân tiêu biến.
- Kì giữa: các NST co xoắn tối đa và nằm ở mặt phẳng xích đạo của thoi phân bào. Các vi ống của thoi phân bào đính vào 2 phía tâm động của NST.
- Kì sau: Hai chromatid chị em của mỗi NST kép bắt đầu tách rời nhau thành hai NST đơn và di chuyển trên thoi phân bào về hai cực đối diện của tế bào. Đây là kì có thời gian ngắn nhất.
- Kì cuối: Các NST dãn xoắn, hạch nhân và màng nhân tái xuất hiện hình thành nhân mới; thoi phân bào tiêu biến.
Các kì của nguyên phân có mối quan hệ chặt chẽ với nhau nên các sự kiện ở mỗi kì đều có ý nghĩa riêng.
Lời giải:
- Các NST co xoắn cực đại và tập trung ở mặt phẳng xích đạo của thoi phân bào vào kì giữa có ý nghĩa là:
+ Việc co ngắn giúp NST dễ dàng xếp hàng trên mặt phẳng xích đạo của thoi phân bào hơn.
+ Việc NST xếp hàng trên mặt phẳng xích đạo của thoi phân bào: giúp tâm động của các NST kép dễ dàng tương tác đồng đều với các vi ống của thoi phân bào ở cả 2 phía. Nhờ đó, ở kì sau các NST đơn (thực chất là 2 chromatid tách rời nhau từ 1 NST kép) sẽ được phân chia đồng đều về 2 cực đối diện của tế bào theo sự co ngắn của vi ống.
- Nếu các NST không co xoắn lại mà vẫn ở dạng sợi mảnh thì khi NST phân li ở kì sau, cấu hình này có thể cản trở sự phân li đồng đều của NST về 2 cực đối diện của tế bào. Kết quả nguyên phân sẽ là tạo ra tế bào con mang đột biến NST.
Bài 14: Điều gì sẽ xảy ra khi hai chromatid của một NST nào đó không tách nhau ra ở kì sau của nguyên phân?
Phương pháp giải:
Việc hai chromatid của một NST nào đó không tách nhau ra ở kì sau của nguyên phân sẽ khiến cho kết quả của quá trình nguyên phân không phải là từ một tế bào mẹ ban đầu tạo ra hai tế bào con có bộ NST giống nhau và giống hệt mẹ.
Lời giải:
Việc hai chromatid của một NST kép nào đó không tách nhau ra ở kì sau của nguyên phân sẽ khiến cho không có sự phân li đồng đều của 2 NST đơn tương ứng về hai cực của tế bào. Kết quả là một tế bào con sẽ chứa cả 2 chromatid của NST kép ban đầu (tế bào 2n+1) và một tế bào con còn lại không chứa chromatid nào của NST kép đó (tế bào 2n-1). Như vậy, từ một tế bào mẹ ban đầu đã tạo ra hai tế bào con có bộ NST mang đột biến.
Bài 15: Nếu tế bào đang phân chia được xử lí bởi hóa chất colchicine có chức năng ức chế sự hình thành vi ống trong hệ thống thoi phân bào thì hậu quả sẽ như thế nào?
Phương pháp giải:
Thoi phân bào có vai trò giúp NST phân li đồng đều về 2 cực của tế bào trong quá trình phân bào.
Lời giải:
Nếu tế bào đang phân chia được xử lí bởi hóa chất colchicine có chức năng ức chế sự hình thành vi ống trong hệ thống thoi bào thì hậu quả sẽ là sự phân chia không đồng đều của các NST về các tế bào con, cuối cùng dẫn đến đột biến đa bội hóa. Ví dụ, từ tế bào 2n trải qua quá trình nguyên phân trong điều kiện trên thì sẽ cho ra 1 tế bào con có bộ NST là 4n (tứ bội), một tế bào không có NST nào.
Bài 16: Không hút thuốc nhưng thường xuyên ngửi khói thuốc lá của những người hút thuốc xung quanh liệu chúng ta có nguy cơ bị bệnh ung thư không? Nếu có thì khả năng bị bệnh ung thư gì là cao nhất?
Phương pháp giải:
Nguyên nhân gây rối loạn quá trình điều hòa phân bào dẫn đến phát sinh ung thư là:
- Tác nhân gây đột biến ở môi trường bên ngoài cơ thể như khói thuốc lá, các độc tố của vi sinh vật có trong các thực phẩm bị mốc, tia tử ngoại, nhiều loại hóa chất như chất độc màu da cam, tia phóng xạ,...
- Tác nhân gây đột biến bên trong cơ thể như một số loại virus gây bệnh mãn tính (virus viêm gan B, virus gây viêm tử cung); các gốc tự do trong tế bào, sản phẩm của quá trình chuyển hóa và các chất độc hại mà cơ thể hấp thụ qua thức ăn hoặc từ các vi sinh vật sống kí sinh trong cơ thể.
Hầu hết các bệnh ung thư là do đột biến gen phát sinh trong tế bào của cơ thể nên không di truyền được từ thế hệ này sang thế hệ khác. Chỉ khoảng hơn 10% bệnh ung thư là do gen đột biến được di truyền từ bố mẹ.
Lời giải:
- Khói thuốc là một tác nhân gây đột biến cho tế bào ở môi trường bên ngoài cơ thể. Do đó, dù không hút thuốc nhưng thường xuyên ngửi khói thuốc là của những người hút thuốc xung quanh thì chúng ta vẫn có nguy cơ bị bệnh ung thư.
- Nếu có thì khả năng bị bệnh ung thư phổi là cao nhất do khi ngửi khói thuốc lá thì khói thuốc chủ yếu sẽ đi vào trong phổi, tiếp xúc và tác động trực tiếp lên các tế bào ở đây.
Xem thêm các dạng bài tập Sinh học liên quan, có đáp án chi tiết khác:
30 bài tập về nguyên phân và giảm phân (2024) có đáp án chi tiết nhất
50 Bài tập giảm phân (2024) có đáp án chi tiết nhất
50 Bài tập khái quát về tế bào (2024) có đáp án chi tiết nhất
50 Bài tập phân giải và tổng hợp các chất trong tế bào (2024) có đáp án chi tiết nhất
50 Bài tập công nghệ tế bào (2024) có đáp án chi tiết nhất
50 Bài tập quá trình phân bào (2024) có đáp án chi tiết nhất
