a. Cơ chế nhân đôi và phân li của nhiễm sắc thể trong giảm phân

Trong giảm phân, tế bào sinh dục ở thời kì chín có bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội (2n) trải qua hai lần phân bào liên tiếp gọi là giám phân I và giảm phân II, nhưng nhiễm sắc thể chỉ nhân đôi một lần, nên sinh ra giao tử có bộ nhiễm sắc thể đơn bội (n).

Hình 14.1. Các giai đoạn của giảm phân

Kì trung gian: Kì trung gian trước giảm phân bao gồm các pha G, S và G, tương tự với các pha ki trung gian trước nguyên phân. Nhiễm sắc thể nhận đổi thành nhiễm sắc thể kép gồm hai chromatid (nhiễm sắc tử) dính với nhau ở tâm động.

Hình 14.2. Sự nhân đôi nhiễm sắc thể trước giảm phân 1

Giảm phân I: Giai đoạn phân chia thứ nhất của giảm phân làm giảm số lượng nhiễm sắc thể đi một nửa và tạo ra các tổ hợp nhiễm sắc thể mới. Đây là giai đoạn diễn ra sự phân li của các cặp nhiễm sắc thể tương đồng khác nhau và tổ hợp các nhiễm sắc thể không tương đồng

Giảm phân II: Kết thúc quá trình giảm phân I, các tế bào bước vào giảm phân II mà không nhân đội nhiễm sắc thể. Giảm phân II diễn ra tương tự như nguyên phân dẫn đến sự phân tách các chromatid và hoàn thành quá trình giảm phân Giảm phân là cơ chế tạo ra các tổ hợp nhiễm sắc thể mới do sự phân li độc lập và tổ hợp ngẫu nhiên của các nhiễm sắc thể

Hình 14.3. Các giai đoạn của giảm phân

– Giảm phân và nguyên phân có những điểm tương đồng như nhiễm sắc thể nhân đôi một lần ở kì trung gian phân li ở kì sau. Sự khác biệt chính giữa các quá trình là ở lần phân chia đầu tiên của giảm phân và diễn ra ở các loại tế bảo khác nhau

– Trong giảm phân, tế bào sinh dục ở thời kì chín có bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội (2n) trải qua hai lần phân bảo liên tiếp (giảm phân I và giảm phân II), nhưng nhiễm sắc thể chỉ nhân đôi một lần, nên sinh ra giao tử có bộ nhiễm sắc thể đơn bội (n). Sự phân li của các cặp nhiễm sắc thể tương đồng khác nhau, sự tổ hợp các nhiễm sắc thể không tương đồng trong giảm phân tạo ra nhiều loại giao tử.

b. Sự phát sinh giao tử và thụ tinh

Sự phát sinh giao tử. Sơ đồ trong hình 14.4 thể hiện sự hình thành giao tử đực qua quá trình sinh tinh và giao tử cái qua quá trình sinh trứng ở động vật.

Hình 14.4. Sơ đồ quá trình phát sinh giao tử ở động vật

– Giao tử là tế bào có thể trực tiếp tham gia thụ tinh tạo thành hợp tử ở sinh vật đa bào. Các tế bào con được sinh ra từ quá trình giảm phân sẽ trải qua quá trình phát sinh giao tử hình thành giao tử đực và giao tử cái.

Sự thụ tinh: Thụ tinh là quá trình kết hợp giữa giao tử đực với giao tử cái. Ở động vật, giao tử đực là tinh trùng, còn giao tử cái là trứng, ở thực vật: giao tử đực thường là tinh tử, còn giao tử cái là noãn. Kết quả của thụ tinh là sự dung hợp giữa giao tử đực với giao tử cái, từ đó tạo ra hợp tử, phát triển thành phôi rồi có thể phát sinh ra cơ thể mới (thế hệ con)

Hình 14.5. Sự thụ tinh ở người

Nhờ có quá trình giảm phân và thụ tinh, bộ nhiễm sắc thể của loài được duy trì ổn định qua các thế hệ

– Giao tử là tế bào có thể trực tiếp tham gia thụ tinh tạo thành hợp tử ở sinh vật đa bào. Các tế bào con được sinh ra từ quá trình giảm phân sẽ trải qua quá trình phát sinh giao tử hình thành giao tử đực và giao tử cái. – Thụ tinh là quá trình giao tử đực đơn bội (n) kết hợp giao tử cải đơn bội (n) tạo nên hợp tử lưỡng bội (2n). Sự phối hợp của các quá trình nguyên phân, giảm phân và thụ tinh là cơ chế duy trì ổn định bộ nhiễm sắc thể đặc trưng của loài sinh sản hữu tính qua các thế hệ.

– Quá trình giảm phân hình thành giao tử đực và giao tử cái chịu ảnh hưởng của các nhân tố bên trong như di truyền, các hormone sinh dục, tuổi thành thục sinh dục,… và các nhân tố bên ngoài như chế độ dinh dưỡng, môi trường sống,…

a. Nhân tố bên trong

– Nhân tố di truyền ảnh hưởng đến quá trình giảm phân hình thành giao tử. Ở mỗi cá thể, nhân tố di truyền quy định thời điểm bắt đầu giảm phân và số lần giảm phân. Thời gian của một lần giảm phân rất khác nhau ở các loại sinh vật khác nhau. Ở động vật, một số hormone sinh dục kích thích giảm phần hình thành giao tử (ví dụ hormone estrogen, testosterone,…). Sự phối hợp hoạt động giữa các loại hormone sinh dục ảnh hưởng tới tốc độ của quá trình giảm phân hình thành giao tử.

b. Nhân tố bên ngoài

– Người ta đã phát hiện nhiều nhân tố như nhiệt độ, các hóa chất, các bức xạ,… có tác động ức chế quá trình giảm phân Chúng có tác động trực tiếp hoặc gián tiếp lên sự phân bào như tái bản DNA, ức chế sự hình thành thoi phân bào, tác động đến nhiễm sắc thể hoặc sự phân chia tế bào chất Các chất dinh dưỡng có trong tế bào ảnh hưởng đến sự phân chia tế bào. Một số chất dinh dưỡng như vitamin, khoáng chất và chất chống oxi hoá có thể vô hiệu hóa một số chất gây đột biển. Căng thẳng (stress) ảnh hưởng đến sự phân chia tế bào. Căng thẳng hoạt động như một yếu tố ngoại sinh dẫn đến phân bảo giảm phân sớm hơn

Quá trình giảm phần hình thành giao tử đực và giao tử cái là một quá trình phức tạp, không chỉ phụ thuộc vào cơ quan sinh dục đực và cơ quan sinh dục cái mà còn chịu ảnh hưởng của các yếu tổ trong cơ thể, chế độ dinh dưỡng, môi trường sống …