Bài giảng Sự phát sinh giao tử

SỰ PHÁT SINH GIAO TỬ I. ĐỘNG VẬT 1.CẤU TẠO: a/ TINH TRÙNG: *Đầu:có hình quả lê,dài khoảng micromet,rộng khoảng 4 micromet,dẹp khoảng 1 micromet. Gồm 2 phần là thể đỉnh và nhân. . Thể đỉnh là một bao kín nằm ở phần đầu của nhân ,trong đó thường có hạt đỉnh là 1 lysosome đặc biệt. trong thể đỉnh và hạt đỉnh cò chứa các enyme thủy phân không đặc hiệu như fotflataza acid,hyaluronidaza,esteraza. Các enzym này có vai trò quan trọng trong sự xâm nhập tinh trùng vào trứng. .Nhân:chứa nhiễm sắc thể,gồm các sợi tơ mảnh có thể là các phan tử DNA(deoxyribonucleoprotein) xếp song song và sít vào nhau. Cổ:nối giữa đầu và thân Cấu tạo tinh tr ùng * Thân: chứa nhiều ty thể tác dụng mang năng lượng giúp tinh trùng bơi * Đuôi : phần cuối cùng ,có cấu trúc vi sợi ( cấu trúc 9+2). Giúp tinh trùng chuyển động được . b/TRỨNG: *Hình dạng và kích thước:thường có hình cầu,kích thước thay đổi tùy theo loài ,có thể nhỏ từ 60-200 micromet ở động vật hữu nhũ đến vài cm ở lớp chim. *Noãn hoàng:là các chất dự trữ có trong trứng. *Tế bào chất dưới vỏ:là lớp mỏng tế bào chất ngoại vi chứa nhiều hạt mucopolysaccharide. Những hạt này có khả năng hấp thụ nước và chúng vó tác dụng tham gia vào quá trình thụ tinh. Lớp tế bào chất này có độ nhớtcao và có tác dụng duy trì cấu trúc của màng cứng *Màng trứng: .Màng trứng thứ nhất:do chính tế bào trứng tiết ra,màng này có cấu tạo chủ yếu là glycoprotein bao quanh noãn bào tương bảo vệ trứng khỏi tác động cơ học có hại. ngoài ra màng trứng này còn cò tính đặc hiệu loài không cho tinh trùng khác loài xâm nhập vào. Trên màng này còn có những vi lỗ và đây có thể là nơi xâm nhập của tinh trùng. .Màng trứng thứ hai:được tạo nên từ các nang bào,phủ lên màng trứng thứ nhất. .Màng trứng thứ ba:là sản phẩm tiết của đường dẫn trứng được tạo nên sau khi trứng rụng. 2.SỰ PHÁT SINH a/TINH TRÙNG: Từ các tế bào lưỡng bội trong tuyến sinh dục(tinh hoàn) sẽ phát triẻn thành các tinh bào cấp 1 lưỡng bội. các tinh bào cấp 1này qua quá trình giảm phân sẽ tạo thành 4 tế bào đơn bội với các nhiễm sắc thể 1 chromatid. Mỗi tế bào tinh trùng phatfs triển từ một trong số các tế bào đơn bội này. b/TRỨNG: -Buồng trứng chứa nhiều nang tròn nhỏ và có kích thước khác nhau. Mỗi nang chứa một tế bào trứng duy nhất. khi bé gái được sinh ra,mỗi nang chứa 1 tế bào lưỡng bội đang nghỉ ở giai đoạn prophase của meiose I. tế bào ấy gọi là noãn bào cấp 1 ngủ. -Bước vào tuổi dậy thì,noãn bào cấp 1 ngủ bắt đầu gia tăng kích thước và trưởng thành dưới tác dụng của hoocmon kích thích nang(FSH) từ tuyến yên. Sau đó noãn bào cấp 1 này qua quá trình giảm phân I tạo noãn bào cấp 2 có kích thước rất lớn và thể cực 1. -Noãn bào cấp 2 được phóng thích khỏi buồng trứng vào vòi trứng, nếu có tinh trùng xâm nhập vào noãn bào câp 2,giảm phân II sẽ xảy ra cho 1 trứng thật sựvà các thể cực 2. sau đó nhân đơn bội của trứng sẽ kết hợp với nhân đơn bội của tinh trùng tạo thành hợp tử-tế bào khởi sự của 1 con người. *QUÁ TRÌNH GIẢM PHÂN: .Giảm phân I .Giảm phân II Giảm phân I: a/kì trước I: -Các cặp NST chuyển động nằm kề sóng đôi với nhau trong quá trình bắt cặp hay tiếp hợp. các chromatid là các nhiễm sắc thể chị em được gắn nhẹ với nhau nhờ 1 cặp protein trục. - Các protein trục của 2 NST tương đồng được nối nhau nhờ cầu protein tạo thành phức hợp bắt cặp - NST lúc này thành đôi gọi là lưỡng trị -NST sau khi tiép hợp bắt đầu tách ra. Các đoạn của NST đan chéo nhau gọi là hình chéo. Các hình chéo giữa các chromatid có thwr xảy ra trao đổi chéo dính nhau. Thoi vô sắc và các sợi của thoi vô sắc xuất hiện nhưng chúng chỉ di chuyển về 1 cực của tế bào. Đây cũng là giai đoạn hình thành nên biến di tổ hợp tạo sự đa dạng loài. b/kì giữa I: 2 NST kép của 1 cặp tư0ơng đồng cùng gắn vào 1 sợi của thoi vô sắc trên mặt phẳng xích đạo của tế bào. Các tâm động không tách ra. c/kì sau I: 2 NST kép của mỗi cặp tương đồng tiếp hưpự tách ra di chuyển về 2 cực của tế bào . d/kì cuối I: -2 nhân mới được hình thành với nửa bộ NST (n)có ở tế bào mẹ(2n). 2 nhân có số lượng NST bằng nhau nhưng có các gen không tương tự nhau . -Sau kì cuối I là giai đoạn cực voắn gian kì. ở kì này không xảy ra sao chép vật chất di truyền. Giảm phân II: a/kì trước II: Các NST co lại cho thấy rõ số lượng NST đơn. b/kì giữa II: Các NST kép xếp ở mặt phẳng xích đạo,mỗi NST kép gắn với sợi tách biệt của thoi vô sắc. c/kì sau II: Tâm động phân chia,các chromatid dẩy nhau về 2 cực của rế bào. d/kì cuối II; Sơ đồ các quá trình giảm phân ở động vật 4 tế bào mới chứa kiểu di truyền khác nhau và các NST đơn bội được hình thành . Đặc điểm khác biệt giữa sự hình thành trứng và tinh trùng Sự hình thành tinh trùng: Điểm đặc biệt ở đây là trong các đợt phân bào, sự phân chia tế bào chất xảy ra không triệt để. Do đó, các tế bào hợp thành một thể hợp bào ( syncytium) và vẫn giữ liên hệ với nhau qua các cầu nối tế bào chất. Chính nhờ điều này mà các ion và các phân tử lưu thông qua các cầu nối tế bào chất. chính nhờ điều này mà các ion và phân tử lưu thông qua các tất cả tế bào giúp chúng trưởng thành dần một cách đồng bộ. Trong suốt quá trình tăng trưởng và biệt hóa vừa mô tả, các tế bào rời xa dần màng gốc của ống sinh tinh và tiến về phía lòng ống. khi đã biệt hóa thành tinh tử thì chúng nằm ở ngoài cùng của ống sinh tinh, phía lòng ống. Ỏ đó, phần tế bào chất dính nhau của các tinh tử đứt rời, chúng tách nhau và biệt hóa thành tinh trùng. Quá trình biệt hóa của tinh tử thành tinh trùng giúp cho tinh trùng có được một số chức năng để kết hợp được với trứng. Trước hết là việc hình thành thể ngọn ( acrosome) tù bộ máy Golgi, tạo ra một số nón bao phủ nhân tinh trùng. Đuôi tinh trùng được hình thành từ trung tử sẽ xoay dần vào lòng ống tạo tinh. Nhân nén chặt lại khiến phần lớn tế bào chất bị tách bỏ. các ti thể hợp thành một vòng quanh gốc đuôi tinh trùng. Sự hình thành trứng: Nguyên nhân của sự hình thành một trứng và 3 thể cực là do tập trung của thoi vô sắc ở vị trí mặt phẳng xích đạo trong các quá trình giảm phân. Khi noãn bào sơ cấp phân chia, ở trung kỳ của giảm phân I , thoi vô sắc không nằm ở trung tâm mà di chuyển ra phía rìa của tế bào. Kết quả là một trong hai tế bào tế con giữ lại hầu hết tế bào chất trong khi tế bào kia không chứa chút gì. Tế bào nhỏ được gọi thể cực thứ 1, tế bào lớn là noãn bào thứ cấp. trong giảm phân II, sự phân chia không đồng đều tế bào chất lại tiếp tục xảy ra, tạo thành thể cực thứ hai ( tế bào nhỏ) và noãn trưởng thành ( tế bào lớn). Ý NGHĨA CỦA QUÁ TRÌNH : Sự sai khác của sự hình thành tinh trùng và trứng thể hiện ở chức năng khác nhau: Nếu như tinh trùng có thể được xem đơn thuần như một nhân di động thì noãn, ngoài còn chứa tất cả các thành phần cần để khởi đầu và di trì quá trình phát triển của hợp tử. Đối với noãn thì song song với giảm số lượng nhiễm sắc thể, noãn còn hình thành một khối lượng lớn tế bào chất bao gồm các enzyme, m RNA, bào quan, và các chất dự trữ khác. Đặc điểm này của quá trình sinh trứng giúp cho giao tử duy nhất trưởng thành bảo tồn được hầu hết lượng tế bào chất thay vì phải giảm phân đều cho 4 tế bào con như ở tinh trùng. Như vậy, kết quả giảm phân trong quá trình sinh trứng là một giao tử (noãn), thay vì 4 giao tử như ở tinh trùng. II. SỰPHÁT SINH GIAO TỬ Ở THỰC VẬT Chu trình sống hữu tính của cây được đặc trưng bằng sự xen kẽ thế hệ, trong đó thế hệ thể bào tử lưỡng bội dẫn đến thế hệ giao tử đơn bội. Ở thực vật hạt kín, thế hệ giao tử rất nhỏ và hoàn toàn được bao bọc bên trong mô của thể bào tử bố mẹ. Thể giao tử đực (mirogametophyte) là hạt phấn (pollen grain) Thể giao tử cái (megagametophyte) là túi phôi (embryo sac) Hạt phấn và túi phôi đều được tạo ra trong các cấu trúc chuyên hóa riêng của hoa cây hạt kín.. 1.GIẢM PHÂN: Định nghĩa: là quá trình giảm số lượng nhiễm sắc thể từ lưỡng bội (2n) thành đơn bội (n) Giảm phân trải 2 lần giảm phân: giảm phân I và giảm phân II. Trong kỳ sau của giảm phân I diễn ra sự phân ly độc lập của cặp NST tương đồng về các cực của thoi vô sắc. Tiếp sau giảm phân I hình thành 2 tế bào, 2 tế bào bước ngay vào kỳ trước II (của giảm phân II) mà không có gian kỳ và không có sự nhân đôi DNA . Hai tế bào này tiếp tục trải qua kì giữa II, kỳ sau II, và kỳ cuối II rồi phân chia tế bào chất và hình thành nên bốn tế bào đơn bội Tóm tắc chu trình sống của cây hạt kín Trứng được hình thành bên trong túi phôi ở bên trong noãn. Noãn được bao bọc trong các lá noãn. Hạt phấn được bao bọc bên trong túi bào tử của bao phấn rụng xuống xảy ra quá trình thụ tinh và hình thành hợp tử (Trong bài báo chỉ trình bày đến quá trình phát sinh giao tử.) Sự khác biệt rõ trong sự hình thành giao tử ở thực vật và động vật sau khi giảm phân đó là Ở thực vật giao tử được hình thành từ thể giao tử. Thể giao tử lại được sinh ra từ bào tử đơn bội do giảm phân tạo nên từ bào tử nhị bội Ở động vật giao tử được hình thành ngay sau khi giảm phân Một đặc điểm khác nữa là trong quá trình giảm phân, ở thực vật không có trung thể và sự phân bào nhờ xuất hiện vách ngăn. Cơ chế xuất hiện vách ngăn như sau: Bản giữa Trước tiên các túi màng đơn được tách ra từ các thể Golgi mang nguyên liệu tạo vách tế bào được tập tại phần giữa (phần xích đạo) của tế bào mẹ. Tiếp theo, các túi này dính liền nhau tạo nên các đĩa có màng bao quanh được gọi là bản tế bào ( bản giữa). Bản tế bào này lớn lên, tích lũy ngày càng nhiều nguyên liệu xây dựng vách tế bào (xenlulozơ, hemixenluzơ, pectin) rồi liên kết với vách tế bàomệ, cuối cùng bản tế bào liên kết với màng sinh chất. kết quả là hai tế bào con xuất hiện, mỗi một tế bào có màng sinh chất và vách tế bào riêng biệt. Vách tế bào riêng biệt đó là vách sơ cấp. Quá trình hình thành vách giữa ở tế bào thực vật Các quá trình giảm phân 2. HÌNH THÀNH GIAO TỬ ĐỰC: Hình dạng: có dạng hình cầu, hình trứng, hình nhiều mặt Các hình dạng của hạt phấn Kích thước: trung bình 15-50 micron, có thể nhỏ hơn 8 micron(Ficus), hay lớn hơn 200 micron (bầu bí) Cấu tạo: hạt phấn khi còn non có cấu tạo bỡi một tế bào. Khi trưởng thành thì có cấu tạo hai tế bào có chức năng khác nhau. Vách hạt phấn có hai lớp màng -Lớp màng ngoài: dày, bằng chất Sporopolenin mặt ngoài có nhiều gai, rãnh và lỗ nẩy mầm -Lớp màng trong: mỏng, bằng chất pectin Quá trình hình thành: Trong bao phấn của nhị hoa có nhiều túi chứa các tế bào hình hạt phấn. các tế bào đó trong bao phấn chịu sự giảm phân , mỗi một tế bào mẹ nhị bội (2n) tạo ra 4 tế bào con đơn bội (n), gọi là tiểu bào tử. Mỗi tiểu bào tử đơn bội này qua một lần nguyên phân cho ra hai tế bào không cân đối với nhau có vách dày chung bao bọc. Tế bào có kích thước bé gọi là tế bào sinh sản. Tế bào này có đặc trưng là hạt nhân chặt hơn, hàm lượng RNA- protein không đáng kể. Tế bào thứ hai có kích thước lớn hơn gọi là tế bào ống phấn. Tế bào ống phấn có nhân lớn hơn, độ chặt thấp hơn, trong đó tế bào chất chứa nhiều RNA- protein hơn. Cấu tạo hai tế bào này có cùng tế bào vách dày chung bao quanh đó là hạt phấn ( thể giao tử đực). Với cấu tạo như vậy, hạt phấn đã sẵn sàng rời bao phấn đến nhụy. Khi đến được bề mặt của núm nhụy, nếu có sự tương hợp về di truyền và điều kiện ngoại cảnh thuận lợi, hạt phấn nảy mần ( tế bào ống phấn dài ra theo vòi nhụy) và tế bào sinh sản thực hiện một lần nguyên phân tạo nên hai nhân đơn bội (n) (hai tinh trùng trong ống phấn). Hai tinh trùng đó là hai giao tử đực. Hạt phấn nảy mần 3. HÌNH THÀNH GIAO TỬ CÁI ( tế bào trứng trong túi phôi) Bộ phận sinh sản thứ hai của hoa là bộ nhụy ( tổng thể các lá noãn), hoa có thể có một hay nhiều lá noãn. Lá noãn của bộ nhụy rời hoặc toàn bộ bộ nhụy hợp gọi là nhụy. Nhụy thường phân hóa ra thành miền hữu thụ phía dưới goi là bầu nhụy và miền bất thụ phía trên gọi là vòi nhụy, kết thúc bằng núm nhụy. Vách của bầu nhụy gồm từ các tế bào bé nhỏ có vách mỏng và nhân lớn. Đó là các tế bào phôi thai, vì vậy chúng có khả năng sinh trưởng và tiếp theo là chuyển hóa thành quả. Bên trong bầu nhụy, tại các miền xác định trên vách của nó, trên giá noãn, các noãn được hình thành Noãn : Noãn là cấu trúc mới, xuất hiện trong quá trình tiến hóa có tác dụng củng cố đặc điểm chức năng cơ bản là hình thành đại bào tử(bào tử cái ) rồi từ nó sinh ra thể giao tử cái là cấu trúc mà sau đó tạo ra giao tử cái ( tế bào trứng). Tại đây xảy ra quá trình thụ tinh và giai đoạn đầu của chu trình cá thể của thể bào tử mới (phát sinh phôi) Cấu tạo noãn: Cán noãn: cọng dài hay ngắn, giúp noãn đính vào giá noãn, bên trong chứa bó mạch, tận cùng là tập hợp điểm, nơi bó mạch chia 2 nhánh đi vào 2 bên noãn cấu tạo noãn vỏ noãn:thường có 2 lớp vỏ ( có thể có 0, 1, 2, 3 lớp vỏ) bao không kín noãn để chừa lỗ noãn. Vỏ noãn có thể hình thành lông, mồng, hạt, cánh… Phôi tâm: bên trong vỏ noãn là nơi chứa túi phôi gồm 7 tế bào 8 nhân Sơ đồ túi phôi -Túi phôi. Noãn chứa tế bào trung tâm được các tế bào bé hơn bao quanh bảo vệ. Tế bào trung tâm lớn lên và trải qua giảm phân, tạo ra 4 tế bào đơn bội xếp thẳng hàng. Ba trong chúng tiêu biến, nhưng tế bào sống sót ( bào tử cái) lớn lên và chuẩn bị nguyên phân lần đầu. Bào tử cái này tạo sự khởi đầu của túi phôi( thể giao tử cái). Sau lần nguyên phân đầu tiên của bào tử cái,, hai nhân mới được hình thành. Chúng đi về các cực của một tế bào bị kéo dài ra, giữa tế bào kéo dài đó xuất hiện một không bào lớn. Tiếp theo, mỗi một trong hai nhân đó thực hiện hai lần nguyên phân dẫn đến xuất hiện bốn nhân ở mỗi cực, có nghĩa là xuất hiện giai đoạn phát triển 8 nhân của túi phôi. Sau đó từ mỗi cực một nhân đi vào tâm của túi phôi hợp thành tế bào lớn chứa hai nhân đơn bội.. Túi phội lúc này cấu tạo 7 tế bào 8 nhân. Một trong những tế bào khác ở lỗ noãn của túi phôi là trứng đơn bội ( giao tử cái) sẵn sàng cho thụ tinh,hai tế bào ở hai phía của một tế bào trứng là tế bào kèm. SƠ ĐỒ TÓM TẮT SỰ HÌNH TRỨNG