Tài liệu Nâng cao các kỹ năng về di truyền, sinh sản và lai tạo giống bò thịt nhiệt đới- chương 3 pdf

phân bào giảm nhiễm, thụ tinh
và các nguồn biến dị di truyền

B.M.Burns, A.D. Henrring và J.D. Bertram
Mở đầu

Hiểu biết về quá trình phân bào giảm nhiễm và
thụ tinh là rất quan trọng để hiểu đợc sự truyền
tải của các vật liệu di truyền và các tính trạng từ
thế hệ trớc sang thế hệ sau và các nguồn biến dị
di truyền có thể có do kết quả của 2 quá trình
trên. Vì lý do này, sẽ có thảo luận cụ thể hơn về
quá trình phân bào giảm nhiễm và thụ tinh dới
đây.

Phân bào giảm nhiễm

Phân bào giảm nhiễm xẩy ra trong tất cả các cơ
quan sinh dục đực và cái, ví dụ tất cả động vật có
vú, có các tế bào mà trong đó vật liệu di truyền
nằm ở màng-bao bọc nhân. Quá trình này (Xem
hình 1.) xẩy ra trong buồng trứng (sinh trứng-
oogenesis) và dịch hoàn (sinh tinh-
spermatogenesis) của gia súc, và do vậy tế bào
lỡng bội (2N) hoặc tế bào nhân đã đợc chuyển
đổi, qua một vòng nhân đôi của nhiễm sắc thể và
2 lần phân chia của nhân, tạo ra 4 tế bào đơn bội
(N) hoặc đơn nhân (tinh trùng và trứng) (Xem
hình 2).

Quá trình phân bào giảm nhiễm sẽ bảo toàn số

lợng nhiễm sắc thể từ thế hệ trớc (bố mẹ) sang
thế hệ sau (con) không thay đổi. Nó đồng thời tạo













14












ra các thay đổi di truyền qua nhiều cách mà các
nhiễm sắc thể của bố và mẹ đợc kết hợp với

nhau trong nhân của con và nhờ vắt chéo-
crossingover (sự trao đổi vật lý của các gen giữa
nhiễm sắc thể từ mẹ hoặc bố trong cặp nhiễm sắc
thể của cá thể).

Do đó, khi thảo luận về thụ tinh ở bò, tinh trùng
từ đực giống (N với một bản sao của các gen từ
con đực) thụ tinh cho một trứng của bò cái (N
với một bản sao của các gen từ con cái) một bào
thai sẽ đợc tạo ra với 2 bản sao của mỗi gen.

Trong quá trình phân bào giảm nhiễm, 2 lần phân
chia liên tiếp của một nhân tế bào lỡng bội xẩy
ra với chỉ một lần tái bản (nhân đôi) của ADN.
Quá trình phân bào giảm nhiễm đợc khởi đầu
bằng một tế bào lỡng bội và kết thúc bằng bốn tế
bào đơn bội.

Quá trình phân bào giảm nhiễm (tạo ra giao tử
đơn bội một bản sao của các nhiễm sắc thể) qua
thụ tinh sẽ tạo ra tế bào lỡng bội (2N 2 bản sao
các nhiễm sắc thể) trong cơ thể.

(Nhiễm sắc thể đồng dạng=tơng đồng là các
thành viên của các cặp nhiễm sắc thể, chứa các
gen nh nhau và có các cấu trúc quan sát đợc -
xem Hình 3)
Hình 1: Phân bào giảm nhiễm trong tế bào động
vật

Hình 2: Sinh tinh và trứng trong tế bào động vật

15


Hình 3: Tổ chức nhiễm săc thể của cơ thể đơn bội
và lỡng bội

Các nguồn sinh dục của biến dị di truyền-
kết quả của quá trình phân bào giảm
nhiễm và thụ tinh

1. Phân li độc lập của các nhiễm sắc thể

Phân li độc lập của các cặp nhiễm sắc thể
tơng đồng xuất hiện trong phân bào giảm
nhiễm pha I.

Trong giai đoạn Metaphase I của phân bào
giảm nhiễm, mỗi cặp nhiễm sắc thể tơng
đồng, bao gồm một chiếc của mẹ và một
chiếc của cha tập hợp lại với nhau trên mặt
phẳng xích đạo. Việc hai nhiễm săc thể tơng
đồng đi về 2 cực của tế bào là ngẫu nhiên và
có thể có hai khả năng, chúng không phụ
thuộc vào việc chiếc nào là của mẹ và chiếc
nào là của bố đi vào tế bào con.

Số khả năng kết hợp có thể = 2
N


ý nghĩa của sự biến đổi này là nhiễm sắc thể
tơng đồng của bố và mẹ mang thông tin di

truyền khác nhau tại rất nhiều loci tơng ứng
của chúng.


Hình 4: Phân ly độc lập của các nhiễm sắc thể

4 (a)

Hình 4 (b)





16














Hình này chỉ rõ quá trình phân bào giảm nhiễm ở
một cơ thể giả định có số nhiễm sắc thể lỡng bội
bằng 4 (2N = 4). Vị trí của mỗi cặp nhiễm sắc thể
tơng đồng (tứ tử) ở Metaphase của phân bào
giảm nhiễm I là kết quả của sự kết hợp ngẫu
nhiên. Tổ chức của nhiễm sắc thể tại Metaphase I

sẽ xác định những nhiễm sắc thể nào sẽ đi với
nhau trong các tế bào con đơn bội. Đối với mỗi sự
sắp xếp ở Metaphase I, các nhiễm sắc thể có thể
đợc sắp xếp vào tế bào con theo 2 cách kết hợp
khác nhau. Do vậy, trong ví dụ này 2N = 4, tổng
cộng sẽ có tới 4 khả năng kết hợp trong việc sinh
ra giao tử (N = 2, do vậy 2
N
= 2
2
= 4).

2. Thụ tinh ngẫu nhiên

Tính ngẫu nhiên tự nhiên trong thụ tinh tạo ra
những thay đổi di truyền đợc thiết lập trong
phân bào giảm nhiễm.

Trong ví dụ này, chúng ta xem xét tế bào trứng ở
ngời, đại diện một trong 8 triệu khả năng, đợc
thụ tinh bởi chỉ một tinh trùng, đại diện một trong
8 triệu khả năng khác. Do đó, bất kỳ 2 bố mẹ nào
cũng sẽ sinh ra một hợp tử trong khoảng 64 triệu
(8 triệu x 8 triệu) tổ hợp lỡng bội. Từ kết quả
này chứng minh cho ta thấy anh chị em vẫn có
thể khác nhau.

3. Vắt chéo (Crossing-Over, Prophase I)

Trong khi tiếp hợp, các thông tin di truyền thờng

đợc trao đổi giữa các cặp nhiễm sắc thể đồng
nguồn/tơng đồng.

Những tổ hợp di truyền mới đợc tạo ra từ việc
trao đổi các đoạn nhiễm sắc thể của cha và mẹ.

Tái tổ hợp di truyền giữa các nhiễm sắc thể tơng
đồng/đồng nguồn.

Hình 5: Tái tổ hợp di truyền tạo ra bởi vắt chéo
(Crossing Over)

Các nhiễm sắc thể đồng nguồn/tơng đồng đi với
nhau thành từng cặp trong kỳ Prophase của giảm
nhiễm I. Hiện tợng này gọi là tiếp hợp, nó là một
quá trình rất chính xác các nhiễm sắc thể tơng
đồng sắp xếp song song thẳng hàng với nhau, trên
cơ sở gen tơng ứng với gen. Trong quá trình tiếp
hợp này, thông tin di truyền thờng đợc trao đổi
với nhau giữa các cặp nhiễm sắc thể đồng
nguồn/tơng đồng. Vắt chéo thờng là quá trình
2 chiều, trong đó các đoạn vật chất di truyền có
chiều dài giống nhau của 2 nhiễm sắc thể tơng
đồng đợc trao đổi cho nhau. Nh vậy, không có

bất kỳ một gen nào bị mất, mà thay vào đó có sự
trao đổi các gen giữa 2 nhiễm sắc thể.


17