CHUYÊN ĐỀ 5 · SINH HỌC 11 KẾT NỐI TRI THỨC
Chuyên đề: Sinh sản và Sinh lí Cơ thể — Lý thuyết và Phương pháp giải
Hệ thống toàn diện lý thuyết về sinh sản vô tính, sinh sản hữu tính ở thực vật và động vật, thụ tinh kép, cơ chế điều hoà sinh sản và mối quan hệ thống nhất giữa các quá trình sinh lí trong cơ thể sinh vật theo chương trình Sinh học 11 Kết nối tri thức.
I. Sinh sản ở Thực vật và Cơ chế Thụ tinh kép
1. Sinh sản Vô tính và Nhân giống Vô tính
- Sinh sản sinh dưỡng tự nhiên: Tạo cây con từ các cơ quan sinh dưỡng như thân bò (rau má), rễ củ (khoai lang), thân củ (khoai tây), thân rễ (gừng, nghệ), lá (cây thuốc bỏng).
- Phương pháp nhân giống vô tính:
- Giâm cành/lá/rễ: Cắt đoạn cành cắm vào đất ẩm tạo rễ phụ phát triển thành cây con (mía, sắn, dâm bụt).
- Chiết cành: Bóc khoanh vỏ thân, bọc bầu đất ẩm cho ra rễ rồi cắt đem trồng (cam, bưởi, vải).
- Ghép cành/mắt: Gắn cành hoặc mắt ghép của cây này lên gốc ghép của cây khác cùng họ có hệ rễ khoẻ.
- Nuôi cấy mô tế bào in vitro: Dựa trên tính toàn năng của tế bào thực vật để nhân nhanh hàng loạt cây giống sạch bệnh đồng đều về di truyền.
Bản chất của Hiện tượng Thụ Tinh Kép ở Thực vật Hạt Kín
Khi hạt phấn nảy mầm trên đầu nhuỵ, ống phấn mang 2 tinh tử (giao tử đực ) đi vào túi phôi qua lỗ noãn:
- Sự thụ tinh thứ nhất: Giao tử đực () kết hợp với noãn cầu () Hợp tử () Phát triển thành Phôi của hạt.
- Sự thụ tinh thứ hai: Giao tử đực () kết hợp với nhân cực () Tế bào tam bội () Phát triển thành Nội nhũ (Phôi nhũ) dự trữ dinh dưỡng nuôi phôi.
- Ý nghĩa: Đảm bảo năng lượng và dinh dưỡng dự trữ chỉ được hình thành sau khi đã có hợp tử, tránh lãng phí vật chất dinh dưỡng của cây mẹ.
a) Tính tổng số hạt phấn đơn bội () được tạo ra từ bông hoa đó.
b) Giả sử bầu nhuỵ của hoa có noãn và tất cả các noãn đều được thụ tinh kép thành công tạo hạt. Hãy xác định số NST trong tế bào phôi và tế bào nội nhũ của mỗi hạt.
a) Tính tổng số hạt phấn:
Mỗi tế bào mẹ hạt phấn () qua giảm phân tạo thành tiểu bào tử đơn bội (), mỗi tiểu bào tử nguyên phân lần tạo thành hạt phấn ().
Tổng số tế bào mẹ hạt phấn trong bông hoa:
Tổng số hạt phấn tạo thành:
b) Xác định số lượng NST trong các cấu trúc của hạt:
- Bộ NST đơn bội của loài: .
- Tế bào phôi hình thành từ hợp tử (): Số NST là .
- Tế bào nội nhũ hình thành từ sự kết hợp của giao tử đực () và nhân cực (): Số NST là .
Kết luận: Bông hoa tạo ; tế bào phôi có , nội nhũ có .
II. Sinh sản ở Động vật và Các Hình thức Thụ tinh
1. Sinh sản Vô tính ở Động vật
| Hình thức | Cơ chế sinh học | Đại diện tiêu biểu |
|---|---|---|
| Phân đôi | Cơ thể mẹ tự phân chia nhân và tế bào chất thành 2 cá thể con giống hệt nhau | Trùng roi, trùng biến hình, trùng đế giày |
| Nảy chồi | Một phần cơ thể mẹ phát triển thành chồi non rồi tách ra sống độc lập | Thuỷ tức, bọt biển, san hô |
| Phân mảnh | Cơ thể mẹ phân rã thành nhiều mảnh nhỏ, mỗi mảnh tái sinh thành cá thể hoàn chỉnh | Giun dẹp (Planaria), sao biển |
| Trinh sinh (Trinh sản) | Trứng không được thụ tinh vẫn phát triển thành cá thể đơn bội () | Ong đực, kiến đực, rệp |
2. So sánh Thụ tinh ngoài và Thụ tinh trong
Đặc điểm Tiến hoá của Các Hình thức Thụ tinh
- Thụ tinh ngoài (ở môi trường nước - Cá, Lưỡng cư): Trứng và tinh trùng phóng thích vào môi trường nước. Hiệu suất thụ tinh thấp, phụ thuộc môi trường nên động vật phải đẻ số lượng trứng và tinh trùng cực lớn.
- Thụ tinh trong (ở cạn - Bò sát, Chim, Thú): Tinh trùng được phóng trực tiếp vào cơ quan sinh dục cái nhờ cơ quan giao phối. Hiệu suất thụ tinh rất cao, không bị rửa trôi, phôi được bảo vệ trong vỏ trứng hoặc trong tử cung cây mẹ (đẻ con).
a) Tính tỉ lệ thụ tinh của trứng và hiệu suất thụ tinh của tinh trùng ().
b) Tại sao ở động vật thụ tinh trong (như thú), số lượng trứng rụng mỗi chu kì chỉ từ 1 đến vài trứng nhưng loài vẫn duy trì được số lượng cá thể ổn định?
a) Tính các chỉ số thụ tinh:
Tỉ lệ thụ tinh của trứng:
Hiệu suất thụ tinh của tinh trùng:
b) Giải thích đặc điểm thụ tinh trong ở thú:
Ở động vật thụ tinh trong, tinh dịch được đưa thẳng vào đường sinh dục cái nên tỷ lệ gặp gỡ giao tử rất cao. Đặc biệt ở thú, phôi thai phát triển bên trong tử cung mẹ được bảo vệ an toàn và nuôi dưỡng qua nhau thai, con non sinh ra được bú sữa mẹ và chăm sóc chu đáo, tỉ lệ sống sót của con non rất cao nên không cần đẻ nhiều trứng.
Kết luận: Tỉ lệ trứng nở , hiệu suất tinh trùng ; thụ tinh trong kết hợp mang thai giúp bảo toàn con non tối đa.
III. Cơ chế Điều hòa Sinh sản và Sinh đẻ có Kế hoạch
1. Trục Nội tiết Điều hoà Sinh sản
2. Vai trò của Các Hormone Sinh dục
Hệ thống Hormone Điều hoà Quá trình Sinh tinh và Sinh trứng
- Ở nam giới: Vùng dưới đồi tiết kích thích tuyến yên tiết (kích thích ống sinh tinh sản sinh tinh trùng) và (kích thích tế bào kẽ Leydig tiết ). Nồng độ testosterone cao ức chế ngược tuyến yên và vùng dưới đồi.
- Ở nữ giới: kích thích nang trứng phát triển và tiết ; kích thích trứng chín rụng và biến phần còn lại của nang trứng thành thể vàng. Thể vàng tiết và làm niêm mạc tử cung dày xốp chuẩn bị đón hợp tử làm tổ.
a) Dựa vào cơ chế điều hoà sinh sản theo trục Vùng dưới đồi - Tuyến yên - Buồng trứng, hãy giải thích vì sao uống thuốc tránh thai hằng ngày lại có tác dụng ngăn ngừa mang thai?
b) Ngoài cơ chế ức chế rụng trứng, Progesterone liều sinh lí còn tác động lên chất nhầy cổ tử cung như thế nào để hỗ trợ phòng tránh thai?
a) Cơ chế ức chế rụng trứng qua feedback âm:
Khi uống thuốc đều đặn hằng ngày, nồng độ Estrogen và Progesterone trong máu luôn được duy trì ở mức cao ổn định. Nồng độ hormone cao này tác động điều hoà ngược âm tính (feedback âm) lên vùng dưới đồi làm giảm tiết , đồng thời ức chế tuyến yên trước giảm tiết và . Thiếu làm nang trứng không thể phát triển chín; thiếu đỉnh phóng noãn của làm trứng không rụng, do đó không thể diễn ra quá trình thụ tinh.
b) Tác động lên dịch nhầy cổ tử cung:
Progesterone trong thuốc còn làm cho lớp dịch nhầy ở cổ tử cung trở nên đặc quánh, tạo nút nhầy bịt kín cổ tử cung, ngăn cản không cho tinh trùng bơi qua để vào tử cung gặp trứng.
Kết luận: Thuốc tránh thai ức chế tiết FSH/LH làm trứng không rụng và làm đặc dịch nhầy cổ tử cung.
IV. Mối quan hệ giữa Các Quá trình Sinh lí và Ngành nghề Sinh học
1. Tính Toàn vẹn Thống nhất của Cơ thể Sinh vật
Mối liên hệ giữa các Hệ cơ quan trong Cơ thể Động vật
- Hệ tiêu hoá: Tiếp nhận thức ăn, thuỷ phân thành các chất dinh dưỡng đơn giản (glucose, acid amin, acid béo) hấp thu vào máu.
- Hệ hô hấp: Lấy khí từ môi trường và đào thải khí qua phế nang.
- Hệ tuần hoàn: Đóng vai trò cầu nối vận chuyển và chất dinh dưỡng đến từng tế bào; vận chuyển các chất thải và từ tế bào đến cơ quan bài tiết.
- Hệ bài tiết: Lọc và đào thải các chất cặn bã độc hại () ra ngoài qua thận, phổi và da để duy trì cân bằng nội môi.
- Hệ thần kinh & Thể dịch: Điều hoà, phối hợp nhịp nhàng hoạt động của tất cả các hệ cơ quan đảm bảo cơ thể phản ứng thích nghi trước mọi biến đổi của ngoại cảnh.
2. Một số Ngành nghề Liên quan đến Sinh học Cơ thể
| Lĩnh vực nghề nghiệp | Nhiệm vụ và Ứng dụng kiến thức sinh học |
|---|---|
| Y học & Dược học | Chẩn đoán, điều trị bệnh tim mạch, nội tiết, miễn dịch, phát triển vaccine và thuốc điều trị trúng đích |
| Nông nghiệp Công nghệ cao | Ứng dụng quang hợp, dinh dưỡng khoáng, hormone thực vật để điều khiển ra hoa đậu quả và trồng cây thuỷ canh |
| Chăn nuôi & Thú y | Ứng dụng sinh sản nhân tạo, thụ tinh nhân tạo, điều khiển giới tính vật nuôi và kiểm soát dịch bệnh |
| Công nghệ Sinh học & Môi trường | Nuôi cấy mô tế bào, bảo tồn nguồn gen quý hiếm, xử lí nước thải và rác thải hữu cơ bằng vi sinh vật |
a) Nhịp tim, huyết áp và nhịp thở biến đổi như thế nào? Giải thích sự phối hợp giữa hệ thần kinh, hệ tuần hoàn và hệ hô hấp.
b) Quá trình bài tiết và điều hoà thân nhiệt diễn ra như thế nào sau khi vận động viên kết thúc bài tập?
a) Sự phối hợp tuần hoàn và hô hấp khi vận động:
- Cơ bắp hoạt động mạnh tiêu thụ nhiều và glucose, đồng thời thải ra nhiều và acid lactic làm máu giảm.
- Thụ thể hoá học ở xoang động mạch cảnh và cung động mạch chủ nhận biết kích thích, truyền xung thần kinh về trung khu tuần hoàn và hô hấp ở hành não.
- Thần kinh giao cảm được kích hoạt làm tăng nhịp tim, tăng lực co tim, tăng huyết áp và tăng nhịp thở, giúp nhanh chóng cung cấp và đào thải .
b) Điều hoà thân nhiệt và bài tiết sau vận động:
Nhiệt sinh ra trong quá trình co cơ làm tăng thân nhiệt. Trung khu điều nhiệt kích thích dãn mao mạch dưới da và tăng tiết mồ hôi để toả nhiệt ra môi trường. Mất nước qua mồ hôi kích thích tiết làm thận tăng tái hấp thu nước ở ống thận, nước tiểu bài xuất giảm và đậm màu hơn.
Kết luận: Các hệ cơ quan phối hợp thống nhất chặt chẽ dưới sự điều khiển của hệ thần kinh và nội tiết để đáp ứng nhu cầu năng lượng và duy trì cân bằng nội môi.
🌟 Ghi nhớ kiến thức trọng tâm
- Sinh sản vô tính ở thực vật dựa trên nguyên phân gồm sinh sản sinh dưỡng (thân bò, củ, thân rễ) và sinh sản bằng bào tử; các biện pháp nhân giống nhân tạo gồm giâm, chiết, ghép và nuôi cấy mô.
- Thụ tinh kép là đặc trưng của thực vật hạt kín: một giao tử đực () kết hợp với noãn cầu () tạo hợp tử (), giao tử đực thứ hai () kết hợp với nhân cực () tạo nội nhũ () dự trữ dinh dưỡng.
- Sinh sản ở động vật gồm sinh sản vô tính (phân đôi, nảy chồi, phân mảnh, trinh sinh) và sinh sản hữu tính (thụ tinh ngoài ở cá/lưỡng cư vs thụ tinh trong ở chim/thú).
- Quá trình sinh sản ở động vật chịu sự điều hoà thần kinh - thể dịch thông qua trục Vùng dưới đồi - Tuyến yên trước - Tuyến sinh dục ().
- Cơ thể sinh vật là một hệ thống mở và tự điều chỉnh toàn vẹn, trong đó các quá trình dinh dưỡng, hô hấp, tuần hoàn, bài tiết, cảm ứng, sinh trưởng và sinh sản liên hệ mật thiết và thống nhất với nhau.
Câu hỏi ôn tập & củng cố kiến thức
Vì sao quả không hạt (như dưa hấu không hạt, chuối tiêu) có thể được tạo ra bằng cách xử lí hormone sinh trưởng?
Thụ tinh trong ống nghiệm (IVF) giải quyết được những nguyên nhân vô sinh nào ở các cặp vợ chồng?
Tại sao ghép mô hay ghép tạng từ người này sang người khác thường xảy ra hiện tượng đào thải mảnh ghép?
Đề kiểm tra trắc nghiệm: Sinh sản & Sinh lí cơ thể
5 đề theo 5 cấp độ, mỗi đề 22 câu · 90 phút, chỉ gồm kiến thức trong chuyên đề này. Chấm điểm ngay sau khi nộp.