Sinh sản hữu tính và tính ổn định của bộ nhiễm sắc thể

Sinh sản hữu tính và tính ổn định của bộ nhiễm sắc thể Trước tiên, ta đề cập chủ yếu phương thức sinh sản hữu tính ở eukaryote và mối liên quan giữa nó với sự ổn định về số lượng nhiễm

Sinh sản hữu tính và tính ổn định của bộ

nhiễm sắc thể

Trước tiên, ta đề cập chủ yếu phương thức sinh sản hữu tính ở eukaryote và mối liên quan giữa nó với sự ổn định về

số lượng nhiễm sắc thể đặc trưng của mỗi loài Thực ra, các eukaryote có hai kiểu sinh sản chính, vô tính và hữu tính

Sự sinh sản vô tính (asexual reproduction) xảy ra khi một cá thể đơn độc tạo ra một cá thể mới giống nó; đây

là phương thức sinh sản phổ biến ở thực

vật và các động vật đơn giản Sự trinh sinh (parthenogenesis) ở rệp cái chẳng

hạn là một trường hợp đặc biệt, cũng sinh con nhưng không qua thụ tinh Nói chung, con cái sinh ra bằng cách này thì giống với bố mẹ về mặt di truyền

Sự sinh sản hữu tính (sexual reproduction) xảy ra khi các cá thể tạo ra các tế bào sinh dục đực và cái, hay các

giao tử (gametes), đến lượt chúng kết

hợp với nhau tạo thành một tế bào trứng

được thụ tinh gọi là hợp tử (zygote), tức

một tế bào hoàn chỉnh mà từ đó phát triển thành một cá thể mới Hình thức sinh sản này xảy ra ở hầu như toàn bộ các kiểu sinh vật, kể cả các động vật đơn

giản nhất như con sum (Balanus) chẳng

hạn, các thực vật, và thậm chí cả vi khuẩn Ở vi khuẩn, có các kiểu trao đổi

thông tin di truyền như tiếp hợp, biến nạp

và tải nạp được gọi là sinh sản cận tính (parasexual; vấn đề này được trình bày riêng trong giáo trình Di truyền Vi sinh vật và Ứng dụng) Thông thường thì các

giao tử đực và cái bắt nguồn từ các cá thể khác nhau, cho nên đời con sinh ra khác với bố mẹ chúng về nhiều chi tiết Đây là nội dung chính mà chương này sẽ tập trung thảo luận Còn sự tự thụ tinh được xem là trường hợp ngoại lệ quan trọng của sinh sản hữu tính (xem chương 12)

Hợp tử cái → (N)x → Con cái trưởng thành → G → Trứng

Hợp tử đực → (N)x → Con đực trưởng thành → G → Tinh trùng

-[Sinh trưởng] - *

[Phát sinh] * [Thụ tinh]

giao tử / bào tử

Hình 3.1 Sơ đồ tổng quát về sinh trưởng và sinh sản ở sinh vật hữu tính

Ở đây cho thấy số lượng nhiễm sắc thể lưỡng bội (2n) và đơn bội (n) tương ứng với các giai đoạn khác nhau (hàng dưới cùng) Ký hiệu (N)x biểu thị nhiều lần nguyên phân, và G - giảm phân

Sơ đồ tổng quát về sự sinh trưởng và sinh sản của sinh vật sinh sản hữu tính được trình bày ở hình 3.1 Trên nguyên tắc, mỗi hợp tử nhân được hai bộ nhiễm sắc

thể đơn bội (haploid) ký hiệu là n, một từ

giao tử đực và một từ giao tử cái; nên số lượng nhiễm sắc thể trong hợp tử là

lưỡng bội (diploid), tức 2n đặc trưng và

ổn định cho loài Mỗi bộ đơn bội chứa n nhiễm sắc thể khác nhau, mỗi chiếc hay

kiểu nhiễm sắc thể chỉ có mặt một lần và chứa các gene khác nhau Tập hợp toàn

bộ các gene trong một bộ nhiễm sắc thể

đơn bội như thế được gọi là bộ gene nhiếm sắc thể tương đồng (homologous

chromosomes) (genome) Như vậy, trong bộ lưỡng bội đặc trưng của các tế bào soma, các nhiễm sắc thể tồn tại theo từng cặp gồm hai chiếc giống nhau về hình dạng, kích thước và trật tự phân bố các gene - một có nguồn gốc từ bố và một từ mẹ - gọi là các

Ở sinh vật đa bào, hợp tử tăng số lượng

tế bào nhờ quá trình nguyên phângiảm phân (meiosis), tức kiểu phân chia tế bào

tạo ra các giao tử có số lượng nhiễm sắc thể giảm đi một nửa (n) Quá trình này

được gọi là phát sinh giao tử (gametogenesis) ở động vật và phát sinh

bào tửthụ tinh (fertilization), các giao tử cái hay trứng (egg) và giao tử đực hay tinh trùng (sperm) hợp nhất với nhau tạo

thành các hợp tử đời con Các hợp tử mới này lại bắt đầu đi vào một chu kỳ sinh trưởng và sinh sản y hệt như vậy (mitosis), là kiểu phân chia tế bào tạo ra các tế bào con có số lượng nhiếm sắc thể 2n được giữ nguyên Khi cơ thể đạt tới

độ thành thục sinh dục, một số tế bào của

cơ quan sinh sản trải qua (sporogenesis)

ở thực vật Sau đó, trong quá trình

Bảng 3.1 Số lượng nhiễm sắc thể 2n của các tế bào soma ở một số loài

Loài động vật 2n Loài thực vật 2n

Người (Homosapiens) 46

Đậu Hà Lan

Chimpanzee

(Pantroglodites) 48 Ngô (Zea mays) 20

Bò (Bos taurus) 60 Lúa gạo (Oryza sativa) 24

Ngựa

(Equuscaballus) 64 Lúa mạch (Secalcereale) 14

Lừa (Equus asinus) 62

Lúa mỳ

Chó (Canisfamiliaris) 78

Lúa mỳ

(Triticumvulgare) 42

Mèo (Felis catus) 38

Khoai tây

(Solanumtuberosum) 48

Chuột nhắt

(Musdomesticus) 40

Thuốc lá

(Nicotianatabacum) 48