Nhiễm sắc thể là gì? Các hình thái và cấu trúc nhiễm sắc thể (NST)

1. Nhiễm sắc thể (NST)

1.1. Khái quát NST

Ở Sinh vật nhân thực:

• Nhiễm sắc thể được cấu tạo từ chất nhiễm sắc, gồm ADN và protein chủ yếu loại histôn, nằm trong nhân tế bào. Mỗi loài có bộ NST đặc trưng bởi: hình thái, số lượng và cấu trúc (trình tự sắp xếp các gen trên NST).
• Tế bào sinh dưỡng (soma) và tế bào sinh dục sơ khai mang bộ NST lưỡng bội 2n: NST tồn tại thành các cặp tương đồng mang các gen alen tương ứng; 1 chiếc có nguồn gốc từ bố và 1 chiếc có nguồn gốc từ mẹ.

• Giao tử mang bộ NST đơn bội n (mỗi cặp NST chỉ có 1 chiếc).
• Trong tế bào ở các loài phân tính, bộ NST có 2 loại NST: NST giới tính (thường là 1 cặp hoặc 1 chiếc) và các cặp NST thường.

Ví dụ: Ruồi giấm (2n = 8) có 3 cặp NST thường và 1 cặp NST giới tính XX ở con cái hoặc XY ở con đực; châu chấu (2n = 24) có 11 cặp NST thường, con cái mang cặp XX, con đực chỉ có 1 chiếc XO.

Riêng ở sinh vật nhân sơ: NST chỉ là 1 phân tử ADN dạng vòng, trần (chưa có cấu trúc như ở tế bào nhân thực).

1.2. Hình thái và cấu trúc nhiễm sắc thể

Khi quan sát các tế bào nhân thực dưới kính hiển vi quang học, có thể nhìn thấy NST rõ nhất ở kỳ giữa của phân bào khi chúng đã co xoắn cực đại.

Khi đó, NST có cấu trúc kép, mỗi NST gồm 2 crômatit gắn với nhau ở tâm động. Mỗi crômatit chứa 1 phân tử ADN.

Mỗi NST điển hình đều chứa: tâm động (vị trí liên kết với thoi phân bào, quy định hình thái NST); vùng đầu mút (bảo vệ các NST, ngăn các NST không dính vào nhau); các trình tự khởi đầu nhân đôi (những điểm mà tại đó ADN bắt đầu nhân đôi).

Đơn vị cơ bản cấu tạo nên NST là nuclêôxôm. Mỗi nuclêôxôm gồm một đoạn ADN khoảng 146 cặp nucleotit quấn 1  vòng quanh một khối cầu gồm 8 phân tử prôtêin histôn.

Các nuclêôxôm cạnh nhau được nối bằng các đoạn ADN ngắn và 1 phân tử protêin histôn tạo thành chuỗi nuclêôxôm (sợi cơ bản).

Sợi cơ bản (11 nm)  sợi chất nhiễm sắc (30 nm)  siêu xoắn (300 nm)  crômatit (700 nm)  NST kép xoắn cực đại (1400 nm).

1.3. Chức năng của nhiễm sắc thể

• Lưu giữ, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền.
• Điều hòa hoạt động gen.
• Giúp phân chia đồng đều vật chất di truyền cho các tế bào con trong phân bào.

2. Quá trình nguyên phân và giảm phân

Ở tế bào nhân thực (thực vật, động vật, nấm …), phân bào gián tiếp (có hình thành thoi phân bào) gồm: nguyên phân và giảm phân. 

2.1. Nguyên phân

Nguyên phân xảy ra ở tế bào sinh dưỡng, tế bào sinh dục sơ khai. Gồm 1 lần nhân đôi NST ở kỳ trung gian và 1 lần phân chia.

Kì đầu: Không xảy ra hiện tượng tiếp hợp và trao đổi chéo.

 Kỳ giữa: 2n NST kép xếp 1 hàng.

Kỳ sau: 2n NST kép  2  2n NST đơn và phân li về 2 cực của tế bào.

Kỳ cuối: Tạo thành 2 tế bào con (2n).

Kết quả: 1 tế bào (2n đơn) sau nguyên phân 1 lần tạo 2 tế bào con (2n đơn).

Ý nghĩa của quá trình nguyên phần: Duy trì ổn định bộ NST đặc trưng của loài qua các thế hệ.

Còn đối với tế bào nhân sơ, phân bào trực tiếp bằng phân đôi.

2.2. Giảm phân

Giảm phân xảy ra ở tế bào sinh dục chín. Gồm 1 lần nhân đôi nhiễm sắc thể ở kỳ trung gian và 2 lần phân chia.

Kì đầu I: Xảy ra tiếp hợp giữa các NST kép tương đồng.

Có thể xảy ra hiện tượng trao đổi chéo đoạn giữa các crômatit không chị em (khác nguồn) trong cặp tương đồng.

Kỳ giữa I: Các NST kép xếp 2 hàng. Cách sắp xếp các cặp NST kép tương đồng ở kỳ giữa I quyết định loại giao tử được tạo ra.

Kỳ sau I: Mỗi NST kép trong cặp tương đồng phân li về 2 cực của tế bào.

Kỳ cuối I: Tạo thành 2 tế bào con (n kép).

Kỳ đầu II: n NST kép.

Kỳ giữa II: n NST kép xếp thành 1 hàng.

Kỳ sau II: n NST kép  2  n NST đơn và phân li về 2 cực của tế bào.

Kỳ cuối II: Tạo thành 4 tế bào con (n).

Kết quả: 1 tế bào (2n đơn) sau giảm phân tạo được 4 tế bào con (n đơn).

Ý nghĩa của quá trình giảm phân: Giảm phân tạo ra nhiều loại giao tử khác nhau về nguồn gốc  cơ sở tạo ra biến dị tổ hợp.

3. Phân bào ở động vật và thực vật

Quá trình phân bào ở thực vật và động vật có sự khác nhau:

3.1. Tế bào động vật 

Thoi phân bào được tạo ra từ trung tử bên trong trung thể.

Tế bào mẹ hình thành eo thắt  phân chia tế bào chất cho 2 tế bào con.

Quá trình phát sinh giao tử:

•  Giao tử đực: 1 tế bào sinh tinh (2n)  4 tinh trùng (n).
•  Giao tử cái: 1 tế bào sinh trứng (2n)  1 trứng (n) và 3 thể cực (n) bị tiêu biến.

3.2. Tế bào thực vật

Không có trung tử, thoi phân bào được tập hợp không cần trung thể.

Tế bào mẹ hình thành vách ngăn  phân chia tế bào chất cho 2 tế bào con.

Tế bào mẹ hình thành vách ngăn  phân chia tế bào chất cho 2 tế bào con.

Quá trình phát sinh giao tử:

• Giao tử đực: Tế bào mẹ tiểu bào tử (2n) giảm phân  4 tiểu bào tử (n), mỗi tiểu bào tử nguyên phân 1 lần cho hai nhân đơn bội (trong hạt phấn).
• Giao tử cái: Tế bào mẹ đại bào tử (2n) giảm phân  4 tế bào con (n), sau đó 3 tế bào tiêu biến chỉ còn lại đại bào tử sống sót tiếp tục nguyên phân 3 lần tạo túi phôi: 1 trứng (n), 2 tế bào kèm (n), 3 tế bào đối cực (n), 1 tế bào cực (2n).

4. Thụ tinh

Khi thụ tinh, 1 giao tử đực kết hợp với 1 giao tử cái hình thành 1 hợp tử.

Trong quá trình này, bộ NST của giao tử đực và bộ NST của giao tử cái hợp nhất với nhau tạo thành bộ NST của hợp tử (n x n = 2n)

5. Trắc nghiệm về nhiễm sắc thể

Câu 1: Ở sinh vật nhân thực, vật chất di truyền mang thông tin di truyền ở cấp tế bào là:

1. mARN
2. Nhiễm sắc thể
3. Protein
4. ADN

Câu 2: Mỗi loài sinh vật có bộ NST đặc trưng bởi

1. Số lượng và hình thái NST.
2. Số lượng, hình thái và cấu trúc NST.
3. Hình thái và trình tự các gen trên NST.
4. Số lượng và trình tự phân bố các gen.

Câu 3: Trong các đặc điểm sau, có bao nhiêu đặc điểm đúng với nhiễm sắc thể?

I. Chỉ có 1 phân tử ARN.

II.  Đơn vị cấu trúc cơ bản gồm 1 đoạn ADN chứa 146 cặp nuclêôtit quấn quanh khối cầu gồm 8 phân tử histon.

III. Có khả năng đóng xoắn và tháo xoắn theo chu kì.

IV. Có khả năng bị đột biến.

V. Chứa đựng, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền.

1. 2.    
2. 3.    
3. 5.    
4. 4.

Câu 4: Khi nhận xét về nhiễm sắc thể ở sinh vật nhân thực, khẳng định nào sau đây đúng ?

1. Vùng đầu mút NST chứa các gen quy định tuổi thọ của tế bào.
2. Mỗi NST điển hình đều chứa trình tự nucleotit đặc biệt gọi là tâm động.
3. Bộ NST của tế bào luôn tồn tại thành các cặp tương đồng.
4. Các loài khác nhau luôn có số lượng NST khác nhau.

Câu 5: Trong cấu tạo siêu hiển vi của NST, ở trạng thái siêu xoắn (mức xoắn 3) có đường kính

1. 30nm.
2. 700nm.
3. 300nm.
4. 11nm.

Câu 6: Nhiễm sắc thể ở sinh vật nhân thực không có chức năng nào sau đây?

1. Lưu giữ, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền.
2. Phân chia đều vật chất di truyền cho các tế bào con trong quá trình phân bào.
3. Phản ánh mức độ tiến hóa của loài sinh vật bằng số lượng NST đơn trong nhân tế bào.
4. Tham gia quá trình điều hòa hoạt động của gen thông qua các mức cuộn xoắn của NST.

Câu 7: Biết rằng không phát sinh đột biến, khi quan sát một tế bào ruồi giấm (2n = 8) ở kỳ sau nguyên phân có thể nhìn thấy.

1. 8 NST kép đang xếp 2 hàng tại mặt phẳng xích đạo.
2. 4 NST kép đang xếp 1 hàng tại mặt phẳng xích đạo.
3. 8 NST đơn đang chia làm 2 nhóm đồng đều và phân li về 2 cực tế bào.
4. 16 NTS đơn đang chia làm 2 nhóm đồng đều và phân li về 2 cực tế bào.

Câu 8: Quá trình nguyên phân diễn ra liên tiếp qua 3 lần từ một hợp tử sẽ tạo ra bao nhiêu tế bào mới?

1. 8.
2. 16.
3. 32.
4. 64.

Câu 9: Hình vẽ sau đây mô tả một tế bào ở cơ thể lưỡng bội đang phân bào.

Biết rằng không xảy ra đột biến. Theo lí thuyết, có bao nhiêu phát biểu sau đây đúng?

I. Tế bào có thể đang ở kì sau của nguyên phân và kết thúc phân bào tạo ra hai tế bào con có 2n = 6.

II. Tế bào có thể dang ở kì sau giảm phân I và kết thúc phân bào tạo ra hai tế bào con có 3 NST kép.

III. Tế bào có thể đang ở kì sau giảm phân II và kết thúc phân bào tạo nên hai tế bào con có n = 6

IV. Cơ thể đó có thể có bộ NST 2n = 6 hoặc 2n = 12

1. 1.
2. 2.
3. 3.
4. 4.

Câu 10: Một tế bào có bộ NST (2n = 4) được ký hiệu AaBb. Tế bào này khi ở kỳ sau nguyên phân thì các NST trong tế bào có thể được ký hiệu là:

1. AAaaBBbb.
2. AaBb; AaBb.
3. AaBb.
4. AB; ab.

Câu 11: Một nhóm tế bào có bộ NST (2n = 4) được ký hiệu AaBb. Nếu chúng tiến hành quá trình giảm phân bình thường thì có thể tạo được các loại giao tử:

1. Aa và Bb.
2. A, a, B, b.
3. AB, Ab, aB, ab.
4. AA, aa, BB, bb.

Câu 12: Một tế bào có bộ NST (2n = 4) được ký hiệu AaBb. Nếu tế bào này tiến hành quá trình giảm phân bình thường thì có thể tạo được các loại giao tử:

1. AB, Ab, aB, ab.
2. A, a, B, b.
3. AB, Ab hoặc aB, ab.    
4. AB, ab hoặc Ab, aB.

Câu 13: Hình vẽ sau đây mô tả hai tế bào ở hai cơ thể lưỡng bội đang phân bào.

Biết rằng không xảy ra đột biến; các chữ cái A, a, B, b, c, D, M, n kí hiệu cho các nhiễm sắc thể. Theo lí thuyết, phát biểu nào sau đây đúng?

1. Hai tế bào đều đang ở kì sau của nguyên phân.
2. Khi kết thúc quá trình phân bào ở hai tế bào trên thì từ tế bào 1 tạo ra hai tế bào lưỡng bội, từ tế bào 2 tạo ra hai tế bào đơn bội.
3. Bộ nhiễm sắc thể của tế bào 1 là 2n = 4, bộ nhiễm sắc thể của tế bào 2 là 2n = 8.
4. Tế bào 1 đang ở kì sau của giảm phân II, tế bào 2 đang ở kì sau của nguyên phân.

Câu 14: Ở một loài, giả sử hiệu suất thụ tinh của trứng là 10% và của tinh trùng là 2,5%. Biết rằng quá trình thụ tinh giữa 2 cơ thể tạo ra 32 hợp tử. Tổng số NST có trong các hợp tử là 2496. Trong các phát biểu sau, có bao nhiêu phát biểu đúng?

(I) Cơ thể đực tạo ra 1280 tinh trùng và cơ thể cái tạo ra 320 trứng.

(II) Bộ NST của loài là 2n = 78.

(III) Để tạo ra đủ số tinh trùng và trứng, cơ thể đực cần có 320 tế bào sinh tinh, cơ thể cái cần có 80 tế bào sinh trứng.

(IV) Nếu trong quá trình phát sinh giao tử đực có 10 tế bào sinh dục đực sơ khai thì chúng đã nguyên phân 5 lần liên tiếp trước khi tiến hành giảm phân tạo tinh trùng.

1. 1.
2. 2.
3. 3.
4. 4.

Câu 15: Xét hai tế bào sinh dục sơ khai A và B của cùng một loài, trong đó A là tế bào sinh dục đực, B là tế bào sinh dục cái. Cả hai tế bào này đều trải qua vùng sinh sản, vùng sinh trưởng và vùng chín.

Biết tại vùng sinh sản tổng số lần nguyên phân của tế bào A và B là 9 lần, số giao tử tạo ra do tế bào A gấp 8 lần số giao tử do tế bào B tạo ra. Biết hiệu suất thụ tinh của giao tử đực là 6,25% và có 50% số hợp tử tạo thành phát triển thành cá thể con.

Số lần nguyên phân của mỗi tế bào và số cá thể con sinh ra là:

1. Tế bào A nguyên phân 5 lần, tế bào B nguyên phân 4 lần, có 4 cá thể con sinh ra.
2. Tế bào A nguyên phân 4 lần, tế bào B nguyên phân 5 lần, có 4 cá thể con sinh ra.
3. Tế bào A nguyên phân 6 lần, tế bào B nguyên phân 3 lần, có 4 cá thể con sinh ra.
4. Tế bào A nguyên phân 5 lần, tế bào B nguyên phân 4 lần, có 8 cá thể con sinh ra.

Giáo viên biên soạn: Lê Minh Trọng

Đơn vị: Trường THCS - THPT Nguyễn Khuyến