Nguyên phân, giảm phân và chu kỳ tế bào

Hai hình thức phân chia nhân phân phối nhiễm sắc thể đến các tế bào mới: nguyên phân sao chép một bộ đầy đủ vào mỗi tế bào con, trong khi giảm phân giảm một nửa bộ nhiễm sắc thể để tạo ra giao tử và, trong quá trình đó, tạo ra sự biến đổi di truyền.

Definition

Nguyên phân là sự phân chia tạo ra hai nhân con giống hệt nhau về mặt di truyền, giảm phân là sự phân chia giảm nhiễm hai bước tạo ra các giao tử đơn bội, và chu kỳ tế bào là trình tự các sự kiện được điều hòa mà qua đó một tế bào lớn lên, nhân đôi DNA của nó và phân chia.

Scope

Chủ đề này bao gồm các pha của chu kỳ tế bào và các điểm kiểm soát của nó, các giai đoạn của nguyên phân tạo ra hai tế bào con giống hệt nhau về mặt di truyền, hai lần phân chia của giảm phân làm giảm một nửa số nhiễm sắc thể, sự bắt cặp của các nhiễm sắc thể tương đồng và trao đổi chéo trong giảm phân I, và cách các sự kiện giảm phân cung cấp cơ sở vật lý cho các định luật Mendel. Nó đề cập đến sự phân phối nhiễm sắc thể một cách có trật tự; các lỗi trong quá trình này được đề cập trong phần lệch bội.

Core questions

• Các pha của chu kỳ tế bào là gì, và các điểm kiểm soát điều hòa sự tiến triển như thế nào?
• Nguyên phân đảm bảo mỗi tế bào con nhận được một bộ nhiễm sắc thể hoàn chỉnh như thế nào?
• Hai lần phân chia của giảm phân làm giảm một nửa số nhiễm sắc thể như thế nào?
• Sự bắt cặp nhiễm sắc thể tương đồng và trao đổi chéo trong giảm phân làm nền tảng cho các định luật Mendel như thế nào?

Key concepts

• Các pha và điểm kiểm soát của chu kỳ tế bào
• Các giai đoạn của nguyên phân
• Giảm phân I và giảm phân II
• Sự bắt cặp nhiễm sắc thể tương đồng và trao đổi chéo
• Phân chia giảm nhiễm và hình thành giao tử

Mechanisms

DNA được nhân đôi trong pha S, và khi phân chia, thoi phân bào gắn vào tâm động để tách vật liệu di truyền; trong nguyên phân, các nhiễm sắc thể chị em tách ra để tạo ra các tế bào giống hệt nhau, trong khi trong giảm phân, các nhiễm sắc thể tương đồng trước tiên bắt cặp và trao đổi các đoạn bằng cách trao đổi chéo và sau đó tách ra, tiếp theo là lần phân chia thứ hai tách các nhiễm sắc thể chị em, làm giảm một nửa số nhiễm sắc thể và xáo trộn các alen.

Clinical relevance

Các sự kiện giảm phân của sự tách nhiễm sắc thể tương đồng giải thích cách tái tổ hợp và phân ly độc lập tạo ra sự đa dạng giao tử, trong khi các lỗi kiểm soát chu kỳ tế bào là nguyên nhân gây ung thư và các lỗi trong sự tách giảm phân gây ra các lệch bội được thấy trong sảy thai và các tình trạng như hội chứng Down.

History

Flemming đã mô tả nguyên phân vào những năm 1880 và giảm phân được mô tả ngay sau đó; sự nhận biết rằng hành vi nhiễm sắc thể giảm phân phản ánh sự phân ly Mendel đã củng cố thuyết nhiễm sắc thể, và các cơ chế kiểm soát phân tử của chu kỳ tế bào đã được làm sáng tỏ vào cuối thế kỷ XX, công trình được công nhận bởi giải Nobel năm 2001.

Key figures

• Walther Flemming
• Theodor Boveri
• Paul Nurse

Seminal works

• klug2019

Frequently asked questions

Sự khác biệt chính giữa nguyên phân và giảm phân là gì?

Nguyên phân tạo ra hai tế bào con giống hệt nhau về mặt di truyền với tế bào mẹ và với nhau, trong khi giảm phân bao gồm hai lần phân chia làm giảm một nửa số nhiễm sắc thể và, thông qua trao đổi chéo và phân ly độc lập, tạo ra bốn giao tử đa dạng về mặt di truyền.

Tại sao giảm phân lại quan trọng đối với sự biến đổi di truyền?

Giảm phân xáo trộn các alen theo hai cách: trao đổi chéo trao đổi các đoạn giữa các nhiễm sắc thể tương đồng, và phân ly độc lập phân phối ngẫu nhiên các nhiễm sắc thể của mẹ và của cha, do đó mỗi giao tử mang một sự kết hợp độc đáo của các alen.