DI TRUYỀN HỌC CHƯƠNG I: CƠ CHẾ DI TRUYỀN VÀ BIẾN DỊ I – TẾ BÀO VÀ QUÁ TRÌNH PHÂN BÀO

PHẦN V – DI TRUYỀN HỌC CHƯƠNG I: CƠ CHẾ DI TRUYỀN VÀ BIẾN DỊ I – TẾ BÀO VÀ QUÁ TRÌNH PHÂN BÀO Cấu tạo chung tế bào - Một tế bào gồm thành phần chính: màng sinh chất, tế bào chất vùng nhân nhân - Tế bào nhân sơ chưa có nhân hồn chỉnh, vùng nhân chứa ADN vòng, tế bào chất có ribơxơm plasmit (chứa gen) - Ở tế bào nhân thực, nhân có màng bao bọc, nhân có NST chứa vật chất di truyền Ở tế bào chất có bào quan khác nhau, ti thể lục lạp mang gen Các đại phân tử tế bào - Cacbohiđrat: cấu tạo từ C, H, O, dự trữ lượng, cấu trúc tế bào - Lipit: thành phần cấu trúc dự trữ lượng - Prôtêin: cấu tạo từ axit amin, có bậc cấu trúc, với chức năng: cấu trúc, xúc tác, bảo vệ, vận chuyển, thụ thể, dự trữ axit amin… - Vi khuẩn - Thực vật, động vật - Đường đơn, đôi, đa - Chất béo - Axit nuclêic: gồm ADN ARN  ADN cấu tạo từ nuclêôtit (A, T, G, X) với hai mạch pơlinuclêơtit theo ngun tắc bổ sung (A-T, G-X) ADN có chức bảo quản truyền đạt thông tin di truyền  ARN cấu tạo từ nuclêôtit (A, U, G, X) với chuỗi pơlinuclêơtit Có loại ARN: tARN, rARN, mARN đóng vai trị trong q trình truyền thông tin di truyền từ ADN sang prôtêin Chu kì tế bào: - Là khoảng thời gian lần phân bào, trước phân bào có nhân đôi NST đơn thành NST kép, gồm crômatit dính với tâm động - Phân bào nhân thực gồm nguyên phân giảm phân a Nguyên phân: gồm kì với biến đổi cấu trúc NST - Kỳ đầu: NST xoắn dần - Kỳ giữa: NST xoắn cực đại, xếp thành hàng mặt phẳng phân bào - Kỳ sau: NST kép tách thành NST đơn, cực tế bào - Kỳ cuối: NST tháo xoắn dần, tế bào chất chia đôi để tạo tế bào Số NST Số crômatit Kỳ đầu Kỳ Kỳ sau 2n kép 2n kép 4n đơn 4n 4n Kỳ cuối 2n đơn tế bào Nguyên phân giúp tế bào phân chia thành tế bào giống hệ giống với tế bào ban đầu b Giảm phân: gồm lần phân bào liên tiếp ADN nhân đôi lần Giảm phân I: - Nhân sơ trực phân - - Kỳ đầu I: NST xoắn dần, xảy tiếp hợp trao đổi chéo NST kép cặp NST kép tương đồng - Kỳ đầu I: NST xoắn cực đại, xếp thành hàng mặt phẳng phân bào - Kỳ sau I: NST kép cặp tương đồng di chuyển cực tế bào - Kỳ cuối I: NST kép dần dãn xoắn, tế bào chất phân chia tạo thành tế bào con, tế bào có n NST kép Số NST Số crơmatit Kỳ đầu I Kỳ I Kỳ sau I 2n kép 2n kép 2n kép 4n 4n 4n Kỳ đầu II Kỳ II Kỳ sau II n kép n kép 2n đơn 2n 2n Kỳ cuối I n kép tế bào 2n tế bào Giảm phân II: - Gồm kỳ giống nguyên phân Số NST Số crômatit Kỳ cuối II n đơn tế bào Kết giảm phân: từ tế bào 2n tạo tế bào với n NST tế bào Với tế bào sinh tinh, có tinh trùng tạo ra, với tế bào sinh trứng, có trứng thể cực tạo II – GEN, MÃ DI TRUYỀN VÀ Q TRÌNH NHÂN ĐƠI CỦA ADN Gen - Là đoạn ADN mang thơng tin mã hóa cho chuỗi pôlipeptit ARN - Gen gồm vùng: điều hịa – mã hóa – kết thúc (theo chiều 3’ – 5’) - Vùng điều hòa: đầu 3’, điều hịa phiên mã, có vùng để ARN polimeraza bám vào để khởi động phiên mã - Vùng mã hóa: mã hóa axit amin, gen nhân sơ gen khơng phân mảnh (vùng mã hóa liên tục), nhân thực gen phân mảnh (xen vùng mã hóa – exon – vùng khơng mã hóa – intron) - Vùng kết thúc: đầu 5’, mang tín hiệu kết thúc Mã di truyền - Cứ nucleôtit liền gen mã hóa cho axit amin gọi ba mã hóa (cơdon) - Có 64 ba: kết thúc (UAA, UAG, UGA) 61 ba mã hóa cho 20 axit amin - AUG: mở đầu phiên mã, mã hóa cho mêtiơnin (ở nhân sơ foocmin mêtiơnin) - Tính chất mã di truyền: Đọc từ điểm, không đọc gối Đặc hiệu: ba mã hóa axit amin Thối hóa (dư thừa): nhiều ba mã hóa axit amin Phổ biến: lồi có chung bảng mã Q trình nhân đơi ADN (tái ADN) - Diễn trước phân bào, giúp tạo crômatit NST kép - Gồm bước: Tháo xoắn: nhờ enzim tháo xoắn - Tính theo mạch gốc gen - Triplet - Tính theo nucleotit mARN - Bộ ba mở đầu - Trừ vài ngoại lệ Tổng hợp mạch mới: ADN pôlimeraza tổng hợp mạch theo nguyên tắc bổ sung (A-T, G-X) Mạch theo chiều 5’-3’ nên mạch khuôn 3’-5’ tổng hợp liên tục, cịn mạch khn 5’-3’ tổng hợp gián đoạn tạo nên đoạn Ôkazaki nối bắng enzim ligaza Tạo ADN mới: ADN mang mạch ADN ban đầu (nguyên tắc bảo tồn) - Hai nguyên tắc chính: bổ sung bán bảo tồn - Từ ADN ban đầu tạo ADN giống hệt giống ADN ban đầu III – PHIÊN MÃ, DỊCH MÃ VÀ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG CỦA GEN Các loại ARN trình phiên mã a Các loại ARN - mARN (ARN thông tin): mạch thẳng, làm khuôn cho dịch mã ribôxôm, đầu 5’ gần ba mở đầu có trình tự để ribôxôm gắn vào Sau dịch mã thường bị enzim phân hủy - tARN (ARN vận chuyển): mang axit amin tới ribơxơm, có ba đối mã (anticơđon) bổ sung với côđon tương ứng mARN - rARN (ARN ribôxôm): kết hợp với prôtêin tạo nên ribôxôm b Cơ chế phiên mã: - ARN pơlimeraza bám vào vùng điều hịa gen, tổng hợp mARN vị trí đặc hiệu theo chiều 3’-5’ theo nguyên tắc bổ sung - Khi enzim gặp tín hiệu kết thúc phiên mã ngừng lại - Ở nhân sơ, mARN dùng trực tiếp để tổng hợp prôtêin, nhân chuẩn cần cắt intron nối exon để tạo mARN trưởng thành Dịch mã a Hoạt hóa axit amin: axit amin hoạt hóa nhờ ezim lượng gắn với tARN b Tổng hợp chuỗi pôlipeptit  Mở đầu: tiểu đơn vị bé ribôxôm gắn với mARN, phức hợp Met – tARN bổ xung với côđon mở đầu, tiểu đơn vị lớn tiến vào tạo ribơxơm hồn chỉnh  Kéo dài chuỗi pôlipeptit: phức hợp a.a – tARN thứ bổ xung với cô đon thứ 2, liên kết hai axit amin hình thành, ribơxơm dịch chuyển mà làm cho tARN mở đầu rời ra, trình lặp lại đến ribơxơm đến cuối mARN  Kết thúc: ribơxơm gặp mã kết thúc dịch mã hoàn tất - Axit amin cắt khỏi chuỗi polipeptit vừa tổng hợp, chuỗi polipeptit hình thành cấu trúc bậc cao - Axit amin mở đầu sinh vật nhân sơ foocmin mêtiônin, sinh vật nhân thực mêtiơnin - Poliribơxơm: nhóm ribôxôm trượt mARN để tạo nhiều chuỗi pôlypeptit loại Cơ chế di truyền: ADN → mARN → Protein → tính trạng Điều hịa hoạt động gen - Là điều hòa lượng sản phẩm gen tạo - Xảy nhiều mức độ: phiên mã, dịch mã, sau dịch mã Ở nhân sơ chủ yếu giai đoạn phiên mã Điều hịa gen sinh vật nhân sơ mARN có chiều 5’-3’ - Tổng hợp Prôtein tế bào chất - Vùng điều hòa gen thường gồm vùng khởi động (Promoter) để ARN pôlimeraza bám vào vùng vận hành (Operator) để prơtein điều hịa bám và cản trở phiên mã - Opêron gen liên quan chức năng, phân bố thành cụm chung chế điều hòa Cấu trúc Opêron Lac: vùng khởi động (P) – vùng vận hành (O) nhóm gen cấu trúc (Z,Y,A) - Gen điều hịa R tổng hợp prơtein ức chế giúp điều hòa gen opeerron - Gen R khơng thuộc Opêron Lac Cơ chế điều hịa: - Khi mơi trường khơng có Lactơzơ prơtêin ức chế gắn với vùng vận hành làm gen cấu trúc không hoạt động - Khi mơi trường có lactơzơ lactơzơ liên kết với prơtêin làm khơng liên kết với vùng vận hành phiên mã xảy tạo enzim phân giải lactôzơ - Khi lactôzơ phân giải hết prơtêin lại liên kết với vùng vận hành IV – ĐỘT BIẾN GEN Khái niệm - Là biến đổi cấu trúc gen - Đột biến điểm: liên quan đến cặp nuclêôtit gen, gồm:  Thay cặp nuclêôtit: ảnh hưởng đến ba axit amin  Mất thêm cặp nuclêôtit: ảnh hưởng đến ba từ điểm đột biến - Tần số đột biến thường thấp, phụ thuộc vào tác nhân đột biến cấu trúc gen - Thể đột biến: cá thể mang gen đột biến biểu kiểu hình - Đột biến nguy hiểm nhất? Nguyên nhân chế phát sinh - Do tác động lý, hóa hay sinh học ngoại cảnh hay rối loạn sinh lý, hóa sinh tế bào - Cơ chế: Kết cặp không nhân đối ADN: Guanin gây G-X → AT Tác nhân đột biến: tia tử ngoại làm T liên kết với nhau, 5BU gây A-T → G-X, tác nhân sinh học (virus) Hậu ý nghĩa - Có thể có hại, có lợi trung tính, đa số đột biến cấp độ phân tử trung tính - Mức độ gây hại phụ thuộc vào điều kiện môi trường tổ hợp gen - Tạo nguồn biến dị di truyền cho tiến hóa nguyên liệu cho chọn giống - Tần số đột biến V – NST VÀ ĐỘT BIẾN NST Hình thái cấu trúc NST - Ở kỳ nguyên phân, NST quan sát rõ gồm cromatit, tâm động, đầu mút trình tự khởi đầu nhân đơi ADN - Mỗi lồi có NST đặc trưng, tồn thành cặp (2n) với cặp NST thường cặp giới tính - NST ADN liên kết với prôtêin (thường histon): chuỗi nuclêôxôm (sợi – 11nm) → sợi nhiễm sắc (30 nm) → siêu xoắn 300 nm → crômatit (700 nm) - Ở nhân sơ, tế bào gồm ADN trần, dạng vịng, chưa có NST - Vai trò tâm động, đầu mút - Cấu tạo nuclêôxôm 2 Đột biến cấu trúc NST - Mất đoạn: làm giảm số lượng gen, thường gây chết, đoạn nhỏ dùng để loại bỏ gen không mong muốn trồng - Mất vai ngắn NST số - Lặp đoạn: tăng số lượng gen, gây hại (nhưng đoạn) tăng biểu tính trạng Lặp đoạn dẫn đến lặp gen, tạo điều kiện cho đột biến gen - Tăng hoạt tính enzim amilaza lúa mạch - Đảo đoạn: thay đổi vị trí gen, gây hại góp phần tạo nguyên liệu cho tiến hóa - Chuyển đoạn: NST NST không tương đồng, thường gây giảm khả sinh sản, vai trò quan trọng tiến hóa - NST 22 ngắn gây ung thư máu Đột biến số lượng NST a Đột biến lệch bội - Thay đổi NST cặp NST tương đồng - Do rối loạn phân bào làm số cặp NST không phân ly, hình thành giao tử (n+1) (n-1) Giao tử (n+1) + giao tử n → thể (2n+1) Giao tử (n-1) + giao tử n → thể (2n-1) - Có thể xảy nguyên phân, tạo thể khảm - Cung cấp nguyên liệu cho tiến hóa, giúp xác định vị trí gen NST - Thể 0, 1, 3, 4, thể kép, kép b Đột biến đa bội Tự đa bội: làm tăng số nguyên lần NST đơn bội loài lớn 2n, gồm đa bội chẵn (4n, 6n…) đa bội lẻ (3n, 5n…) - Giao tử 2n + giao tử n → 3n - Giao tử 2n + giao tử 2n → 4n - NST không phân ly hợp tử nguyên phân lần đầu → 4n - 12 thể ba cà độc dược ứng với 12 cặp NST Dưa hấu, chuối, nho Dị đa bội: tăng số NST đơn bội loài khác tế bào - Phát sinh thể dị đa bội: lai xa hai loài (tạo lai bất thụ n + n’) đa bội hóa (tạo thể song nhị bội 2n + 2n’) c Ý nghĩa: - Thể đa bội phổ biến thực vật động vật, tế bào to, phát triển tốt - Đa bội lẻ khơng sinh sản - Góp phần hình thành lồi mới, chủ yếu thực vật có hoa CHƯƠNG II: TÍNH QUY LUẬT CỦA HIỆN TƯỢNG DI TRUYỀN I – CÁC GEN PHÂN LY ĐỘC LẬP Quy luật phân ly - Phương pháp lai phân tích lai Menđen: Tạo dịng cách cho thụ phấn qua nhiều hệ Lai dòng khác biệt nhiều tính trạng Phân tích kết F1, F2, F3 tốn xác suất, đưa giả thuyết giải thích Tiến hành thí nghiệm kiểm chứng giả thuyết Cơ sở: tính trạng cặp alen quy định, hình thành giao tử, alen phân ly đồng giao tử - Alen trình tự khác gen ứng với trình tự nucltit cụ thể, chiếm vị trí xác định NST (lôcut) Các phép lai bản: AA x aa, Aa x Aa, Aa x aa Quy luật phân ly độc lập - Các cặp nhân tố di truyền (alen) quy định tính trạng khác phân ly độc lập trình hình thành giao tử - Ví dụ: AaBb x AaBb kết (Aa x Aa)(Bb x Bb) - Cơ sở: cặp alen quy định tính trạng nằm cặp NST khác phân ly độc lập giảm phân - Sự phân ly độc lập NST giảm phân tổ hợp ngẫu nhiên giao tử thụ tinh sở tạo nên biến dị tổ hợp Công thức tổng quát: Số cặp Số lượng gen dị hợp loại F1 giao tử F1 n 21 22 2n Tỉ lệ phân li kiểu gen F2 (1+2+1)1 (1+2+1)2 (1+2+1)n Số lượng loại kiểu gen F2 31 32 3n Tỉ lệ phân li kiểu hình F2 (3+1)1 (3+1)2 (3+1)n - Điều kiện định luật Menđen - Lai phân tích trội khơng hồn tồn, - Lập bảng tìm kết quả, cách tìm kiểu hình kiểu gen cụ thể Số lượng loại kiểu hình F2 21 22 2n Tương tác gen - Là tượng gen thuộc lôcut khác (gen không alen) tác động lên hình thành tính trạng a Tương tác bổ sung: - Giả sử màu sắc hoa cặp gen phân ly độc lập (A-a, B-b) Sự có mặt A B (A-B-) cho hoa đỏ, tổ hợp khác cho hoa trắng (A-bb, aaB-, aabb) Các tổ hợp thường gặp: 9:7; 9:6:1 Viết kết phép lai: AaBb x AaBb b Tương tác cộng gộp: - Sự có mặt nhiều alen trội (bất kể thuộc lơcut nào) làm tăng biểu kiểu hình - Ví dụ: người màu da gen (A, B, C) quy định: P: AABBCC (da đen) x aabbcc (da trắng) → F1: AaBbCc (da nâu đen) - Tính trạng số lượng: nhiều gen quy định chịu ảnh hưởng nhiều môi trường Tác động đa hiệu gen - Gen đa hiệu: gen tác động đến biểu nhiều tính trạng khác II – CÁC GEN TRÊN MỘT NST Liên kết gen - Là tượng gen NST di truyền - Năng suất, sản lượng… - Gen tổng hợp B-hemơglơbin - Nhóm gen NST di truyền gọi nhóm gen liên kết (bằng NST đơn bội lồi) - Ví dụ: viết kết phép lai: AB ab AB AB Ab Ab AB Ab x ; x ; x ; x ab ab ab ab aB aB ab aB Hoán vị gen - Do tượng gen đổi vị trí trình tiếp hợp trao đổi chéo NST kỳ đầu giảm phân - Tần số hoán vị gen tính tỷ lệ cá thể có tái tổ hợp gen - Tần số hoán vị gen ≤ 50%, gen xa tần số trao đổi chéo lớn - Ví dụ giao tử tạo trao đổi chéo: AB/ab - Khi tần số hốn vị gen = 50%? - Ví du: viết sơ đồ lai trường hợp sau với f = 20% 40%: AB ab AB AB Ab Ab AB Ab x ; x ; x ; x ab ab ab ab aB aB ab aB Ý nghĩa: - Liên kết gen giúp gen quý ln kèm nhau, giúp trì ổn định lồi - Hốn vị gen tạo biến dị tổ hợp, cung cấp nguyên liệu cho chọn giống tiến hóa - Hốn vị gen giúp xác định khoảng cách tương đối gen NST lập đồ di truyền - Đơn vị: 1cM = 1% hoán vị gen - Ý nghĩa đồ di truyền chọn giống III – GEN TRÊN NST GIỚI TÍNH Cơ chế xác định giới tính - Trên NST giới tính có gen quy định giới tính gen khác - Cặp NST XY có đoạn tương đồng (chứa lôcut gen giống nhau) đoạn không tương đồng (chứa gen đặc trưng cho NST) - Ở thú ruồi giấm, đực XY, XX, chim ngược lại Ở châu chấu, XX, đực XO (có NST X) Di truyền liên kết với giới tính - Kết lai thuận lai nghịch khác hai giới a Gen NST X: màu mắt ruồi giấm gen NST X - Ví dụ phép lai: XAXA x XaY (mắt đỏ x mắt trắng) XAXa x XAY, XAXa x XaY - Viết kết phép lai - 78 gen Y b Gen NST Y: biểu XY, ví dụ gen quy định túm lơng vành tai, gen quy định nam tính - tằm dâu c Ý nghĩa: nhận biết sớm giới tính động vật IV – GEN NGOÀI NHÂN (DI TRUYỀN NGOÀI NHÂN) - Ti thể lục lạp bào quan mang gen ngồi nhân, dẫn đến di truyền theo dịng mẹ - chứng động kinh - đốm x xanh - Kết lai thuận lai nghịch khác nhau, lai ln có kiểu hình giống mẹ (con lai nhận tế bào chất trứng, tinh trùng khơng có tế bào chất) - Không phân ly cho tế bào con, tế bào chứa nhiều ti thể, lục lạp với alen khác V - ẢNH HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG LÊN SỰ BIỂU HIỆN CỦA GEN Quan hệ kiểu gen, mơi trường tính trạng (kiểu hình) Gen (ADN) → mARN → Pơlipeptit → Prơtein → Tính trạng - Nhưng mơi trường ảnh hưởng đến biểu gen - Kiểu hình kết tương tác kiểu gen môi trường Mức phản ứng - Là tập hợp kiểu hình kiểu gen, tương ứng với môi trường khác - Tính trạng số lượng có mức phản ứng rộng - Để xác định mức phản ứng cần tạo cá thể kiểu gen nuôi điều kiện khác - Hiện tượng kiểu gen thay đổi kiểu hình trước điều kiện môi trường khác gọi mềm dẻo kiểu hình (thường biến), mức độ mềm dẻo kiểu hình phụ thuộc vào kiểu gen - Thỏ Himalaya có lơng trắng, vùng đầu mút lông đen - Hoa cẩm tú, phêninkêtô niệu - Năng suất, khối lượng - Cây sinh sản sinh dưỡng cần chiết cành CHƯƠNG III: DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ Các đặc trưng di truyền quần thể - Vốn gen tập hợp tất alen quần thể thời điểm thể qua tần số alen tỷ lệ kiểu gen quần thể (còn gọi cấu trúc di truyền hay thành phần kiểu gen) - Tần số alen gen tính tỷ lệ số lượng alen tổng số alen gen thời điểm tính tỷ lệ giao tử mang alen tổng số giao tử - Tấn số kiểu gen tính tỷ lệ cá thể mang kiểu gen tổng số cá thể Quần thể tự thụ phấn giao phối gần - Thành phần kiểu gen thay đổi theo hướng tăng dần tần số kiểu gen đồng hợp tử giảm dần tần số kiểu gen dị hợp - Quần thể tự thụ phấn thường bao gồm dòng chủng Quần thể ngẫu phối Định luật Hacđi – Vanbec: quần thể lớn, ngẫu phối, khơng có yếu tố làm thay đổi tần số alen thành phần kiểu gen quần thể có xu hướng trì khơng đổi qua hệ theo đẳng thức: p2 + 2pq + q2 = - Điều kiện: quần thể lớn, ngẫu phối, cá thể có sức sống, sinh sản nhau, khơng có tham gia nhân tố tiến hóa - Quần thể cân thành phần kiểu gen thỏa mãn công thức trên, chưa cân bằng, qua lần ngẫu phối quần thể đạt trạng thái cân - Ngẫu phối tạo nguồn biến dị tổ hợp lớn, cung cấp nguyên liệu cho tiến hóa - Tự thụ phấn thực vật giao phối gần động vật - Quần thể người xem ngẫu phối không CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG DI TRUYỀN HỌC I – CHỌN GIỐNG DỰA TRÊN NGUỒN BIẾN DỊ TỔ HỢP Quy trình: - Tạo dòng chủng - Lai giống chọn tổ hợp gen mong muốn - Tiếp tục cho cá thể vừa chọn tự thụ phấn giao phối gần để tạo giống chủng Ưu lai - Là tượng lai có suát, sức chống chịu, khả sinh trưởng phát triển cao dạng bố mẹ Cơ sở: lai dị hợp tử nhiều cặp gen nên có kiểu hình vượt trội nhiều mặt so với dạng bố mẹ trạng thái đồng hợp nhiều cặp gen (giả thuyết siêu trội) - Ưu lai biểu cao F1 giảm dần qua hệ Phương pháp tạo ưu lai: tạo dòng chủng đem lai với Có thể kết hợp với lai thuận nghịch, lai lai với dòng thứ ba - Biến dị di truyền gồm: đột biến, biến dị tổ hợp ADN tái tổ hợp - Do gen trạng thái đồng hợp II – TẠO GIỐNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP GÂY ĐỘT BIẾN Quy trình: - Xử lý mẫu vật tác nhân đột biến - Chọn lọc thể đột biến có kiểu hình mong muốn - Tạo dịng chủng - Đặc biệt hiệu với vi sinh vật Một số thành tựu tạo giống Việt Nam - Dùng tác nhân phóng xạ, hóa chất để tạo nhiều chủng vi sinh vật, trồng quý - Dùng cônsixin để tạo dâu tằm tứ bội (4n) lai với dạng lưỡng bội (2n) để tạo dạng tam bội (3n) III – TẠO GIỐNG NHỜ CÔNG NGHỆ TẾ BÀO Công nghệ tế bào thực vật - Nuôi cấy hạt phấn noãn: tạo đơn bội xử lý với côn si xin để tạo lưỡng bội → giúp tạo đồng hợp tử tất gen - Nuôi cấy mẩu mô tế bào cho tái sinh thành cây: giúp nhân nhanh giống quý, tạo quần thể đồng kiểu gen - Lai tế bào sinh dưỡng (xô ma) hay dung hợp tế bào trần từ hai loài: loại thành tế bào, cho tế bào dung hợp kích thích cho tế bào tái sinh thành lai khác loài → giúp tạo giống mang đặc điểm hai lồi mà khơng thể tạo lai hữu tính thơng thường Cơng nghệ tế bào động vật a Nhân vơ tính: Các bước tạo cừu Đôly: - Sinh sản nhanh, dễ phân lập - Lấy trứng cừu số 1, loại nhân - Lấy tế bào tuyến vú số 2, tách nhân chuyển nhân vào tế bào trứng bị loại nhân bên - Kích thích cho trứng phát triển thành phôi cấy phôi vào số Con sinh có kiểu hình giống cho nhân - Sinh đơi trứng: nhân vơ tính tự nhiên b Cấy truyền phôi: cắt phôi thành nhiều phôi, cấy vào khác để tạo nhiều vật có kiểu gen giống IV – TẠO GIỐNG NHỜ CÔNG NGHỆ GEN Khái niệm - Là quy trình tạo tế bào sinh vật có gen bị biến đổi có thêm gen - Kỹ thuật ADN tái tổ hợp (kỹ thuật gen): chuyển gen từ tế bào sang tế bào khác Các bước: - Tạo ADN tái tổ hợp: tách thể truyền gen cẩn chuyển, xử lý với enzim giới hạn (restrictaza) để tạo đầu dính nối với ligaza - Đưa ADN tái tổ hợp vào tế bào nhận: dùng CaCl2 xung điện để dãn màng tế bào, giúp ADN tái tổ hợp dễ qua - Phân lập dòng tế bào chứa ADN tái tổ hợp: chọn thể truyền có gen đánh dấu, giúp xác định tế bào chứa ADN tái tổ hợp Thể truyền ADN nhân đôi độc lập với hệ gen tế bào gắn với hệ gen tế bào (plasmid, virut, NST nhân tạo) Thể truyền ghép với gen cần chuyển tạo ADN tái tổ hợp Ứng dụng Sinh vật biến đổi gen: - Đưa thêm gen lạ vào hệ gen (sinh vật chuyển gen) - Biến đổi gen có sẵn để tạo nhiều sản phẩm biểu khác thường - Loại bỏ bất hoạt gen hệ gen Tạo hoocmôn sinh trưởng Bất hoạt gen làm chín cà chua Một số thành tựu: - Động vật: bơm gen vào hợp tử cấy phôi vào tử cung khác (cừu mang protein người, chuột bạch mang gen chuột cống) - Cây trồng: tạo kháng sâu hại, lúa tổng hợp B-caroten - Vi khuẩn biến đổi gen: mang gen sản xuất insulin, làm môi trường CHƯƠNG V: DI TRUYỀN HỌC NGƯỜI I – DI TRUYỀN Y HỌC Bệnh di truyền phân tử - Cơ chế gây bệnh cấp độ phân tử, phần lớn đột biến gen, làm không tổng hợp protein, protein tăng giảm số lượng thay đổi chức 10 - Đông máu, protein huyết thanh, hoocmon… - Phêninkêtô niệu: đột biến gen mã hóa enzim xúc tác phản ứng chuyển hóa phêninalanin thành tirơzin, gây ứ động phêninalanin, đầu độc tế bào thần kinh - Hạn chế axit amin phần ăn Hội chứng liên quan đến đột biến NST - Đột biến cấu trúc số lượng NST gây ảnh hưởng đến nhiều gen - Hội chứng Đao: NST 21, phổ biến NST 21 chứa gen, tỷ lệ mắc bệnh tăng lên theo tuổi người mẹ - Rối loạn NST 21 nghiêm trọng so với NST khác Ung thư - Là tăng sinh khơng kiểm sốt số tế bào, hình thành khối u chèn ép quan khác Nguyên nhân ung thư đột biến gen, NST, rối loạn phân bào - Tế bào ung thư di chuyển đến vị trí khác tạo khối u (ung thư ác tính) Ngược lại khơng di chuyển gọi lành tính - Nghiên cứu ung thư tập trung vào nhóm gen: gen quy định yếu tố sinh trưởng gen ức chế khối u - Gen quy định yếu tố tiến sinh trưởng (gen tiền ung thư): bình thường tạo protein điều khiển phân bào, đột biến, gen tạo nhiều sản phẩn hơn, làm tăng tốc độ phân bào gây khối u - Gen ức chế khối u: làm khối u khơng hình thành, đột biến làm khả kiểm soát khối u - Đột biến trội, khơng di truyền tế bào xôma - Thường lặn, ung thư vú II – BẢO VỆ VỐN GEN CỦA LOÀI NGƯỜI VÀ MỘT SỐ VẤN ĐỀ XÃ HỘI CỦA DI TRUYỀN Y HỌC Bảo vệ vốn gen lồi người - Tạo mơi trường sạch, hạn chế tác nhân đột biến - Tư vấn di truyền sàng lọc trước sinh - Liệu pháp gen - Tư vấn di truyền tiên đoán khả mắc bệnh đời cặp vợ chồng Xét nghiệm trước sinh giúp xem thai nhi có mắc bệnh di truyền khơng, thực qua chọc dò dịch ối sinh tiết tua thai để tách lấy tế bào phôi - Liệu pháp gen dùng virus loại gen gây bệnh gắn với gen lành, cho xâm nhập vào tế bào bệnh nhân, khó khăn: virus khơng chèn gen vào vị trí Một số vấn đề xã hội di truyền học - Tác động giải mã hệ gen người - Công nghế gen công nghệ tế bào - Di truyền khả trí tuệ - Di truyền học với bệnh AIDS - Hệ số thông minh (IQ) tính tuổi khơn (tuổi trí tuệ) chia tuổi sinh học nhân 100 - Hệ gen virus HIV gồm ARN, tế bào chủ ARN virus phiên mã ngược ADN mạch kép chèn vào ADN tế bào chủ nhân lên Virus gây phá vỡ tế bào làm rối loạn chức năng, gây suy giảm miễn dịch 11 - Ảnh hưởng kiểu gen môi trường - Tác động mạnh lên tế bào bạch cầu Th, yếu đại thực bào, bạch cầu đơn nhân PHẦN VI – TIẾN HÓA CHƯƠNG I: BẰNG CHỨNG VÀ CƠ CHẾ TIẾN HÓA I – BẰNG CHỨNG TIẾN HÓA Bằng chứng giải phẫu so sánh - Cơ quan tương đồng: bắt nguồn từ quan loài tổ tiên (cùng nguồn gốc) - Cơ quan thối hóa: bắt nguồn từ quan loài tổ tiên chức bị tiêu giảm (cũng quan tương đồng) - Cơ quan tương tự: khơng có chung nguồn gốc thực chức hình dạng - tay người, chi trước thú, cánh dơi - ruột thừa, xương cùng, khôn - cánh chim cánh dơi Bằng chứng phơi sinh học - Các lồi thường có giai đoạn phát triển phôi giống - Các lồi họ hàng gần phát triển phôi giống - Phôi thú ban đầu có khe mang, tim ngăn phát triển thành ngăn Bằng chứng địa lý sinh vật học - Sự giống loài thường chúng có chung tổ tiên - Một số lồi giống khác nguồn gốc thể tiến hóa hội tụ (đồng quy) Bằng chứng tế bào học sinh học phân tử - Các sinh vật có chung bảng mã di truyền, protein gồm 20 loại axit amin…, chứng tỏ chúng tiến hóa từ tổ tiên chung - Trình tự axit amin protein hay trình tự nucleotit ADN gen giống quan hệ họ hàng gần - cá voi cá mập - Người tinh tinh có quan hệ gần II – CÁC HỌC THUYẾT TIẾN HĨA Học thuyết tiến hóa Lamac - Môi trường thay đổi chậm liên tục nguyên nhân phát sinh loài từ loài tổ tiên ban đầu - Môi trường thay đổi làm sinh vật thay đổi tập quán hoạt động cấu tạo quan, thay đổi di truyền Học thuyết tiến hóa Đacuyn - Các cá thể thường có khác biệt so với bố mẹ họ hàng gọi biến dị cá thể, biến dị di truyền - Các cá thể phải đấu tranh sinh tồn để tồn tại, chọn lọc tự nhiên giữ lại cá thể có biến dị tốt đào thải cá thể khơng có biến dị thích nghi - CLTN q trình phân hóa khả sống sót sinh sản cá thể quần thể, đối tượng CLTN cá thể kết tạo loài sinh vật với đặc điểm thích nghi - Các lồi sinh vật tiến hóa từ tổ tiên chung, sinh giới có tính đa dạng thống - CL nhân tạo giúp tạo giống vật nuôi, trồng phù hợp với nhu cầu người Học thuyết tiến hóa tổng hợp đại a Quan niệm tiến hóa nguồn gốc tiến hóa 12 - Ví dụ hình thành cổ dài hươu cao cổ Tiến hóa nhỏ: q trình biến đổi cấu trúc di truyền quần thể làm xuất loài xuất quần thể cách ly sinh sản với quần thể trước - Quần thể đơn vị nhỏ tiến hóa, tiến hóa nhỏ kết thúc loài xuất - tần số alen thành phần kiểu gen Tiến hóa lớn: thời gian dài, quy mô lớn, làm xuất đơn vị phân loại loài - chi, bộ, họ, lớp, ngành… Nguồn biến dị di truyền quần thể: + Đột biến (biến dị sơ cấp) + Biến dị tổ hợp (biến dị thứ cấp) + Do di chuyển cá cá thể giao tử từ quần thể khác vào b Các nhân tố tiến hóa: nhân tố làm thay đổi cấu trúc di truyền quần thể Nhân tố Thay đổi tần số alen thay đổi thành phần kiểu gen Đột biến CLTN Di nhập gen Yếu tố ngẫu nhiên Giao phối khơng ngẫu nhiên có có có có có có có có Làm vốn gen đa dạng hay nghèo + + - - - Đột biến tạo nguồn nguyên liệu sơ cấp, làm thay đổi tần số alen chậm chạp - CLTN thực chất phân hóa khả sống sinh sản cá thể với kiểu gen khác quần thể - CLTN tác động trực tiếp lên kiểu hình gián tiếp làm biến đổi tỷ lệ kiểu gen tần số alen theo hướng xác định - CLTN tạo quần thể có nhiều cá thể mang đặc điểm thích nghi - Chọn lọc chống alen trội (nhanh chóng) chống alen lặn (chậm, khơng hồn tồn) - Quần thể nhỏ dễ bị tác động yếu tố ngẫu nhiên, làm thay đổi tần số alen theo hướng không xác định, loại bỏ alen có lợi - Giao phối không ngẫu nhiên làm tăng tỷ lệ kiểu gen đồng hợp giảm tỷ lệ dị hợp III – Q TRÌNH HÌNH THÀNH QUẦN THỂ THÍCH NGHI Khái niệm đặc điểm thích nghi - Là đặc điểm giúp sinh vật sống tốt Hình thành quần thể thích nghi thể qua:  Hồn thiện khả thích nghi qua hệ  Làm tăng số cá thể có kiểu gen cho kiểu hình thích nghi Q trình hình thành quần thể thích nghi - Là kết đột biến, biến dị tổ hợp tích lũy alen hình thành đặc điểm thích nghi Mơi trường đóng vai trị sàng lọc cá thể có kiểu hình thích nghi - Tùy thuộc vào: Q trình phát sinh tích lũy gen đột biến Tốc độ sinh sản loài 13 Áp lực CLTN - Vi khuẩn dễ kháng thuốc tế bào có ADN, alen đột biến dễ biểu hiện, sinh sản nhanh nhận gen kháng thuốc virus biến nạp Sự hợp lý tương đối đặc điểm thích nghi - Đặc điểm thích nghi thường kèm với đặc điểm bất lợi - Một đặc điểm thích nghi với mơi trường lại thích nghi với mơi trường khác Khơng có sinh vật mang nhiều đặc điểm thích nghi với nhiều môi trường khác - Vi khuẩn kháng thuốc IV – LOÀI VÀ CÁC CƠ CHẾ CÁCH LY SINH SẢN GIỮA CÁC LỒI Khái niệm lồi sinh học - Lồi nhịm quần thể gồm cá thể có khả giao phối với tự nhiên, sinh đời có sức sống, khả sinh sản cách ly sinh sản với nhóm quần thể khác - Cách ly sinh sản tiêu chuẩn phân biệt loài thân thuộc - Các tiêu chuẩn khác: hình thái, hóa sinh, phân tử… - Nhược điểm: khó xác định, sinh sản vơ tính Các chế cách ly sinh sản loài - Là trở ngại ngăn cản cá thể giao phối với tạo lai hữu thụ a Cách ly trước hợp tử: ngăn cản giao phối  Cách ly nơi (sinh cảnh)  Cách ly tập tính: khác tập tính giao phối  Cách ly thời gian (mùa vụ): khác mùa sinh sản  Cách ly học: khác cấu tạo quan sinh sản b Cách ly sau hợp tử: ngăn cản tạo lai lai hữu thụ Cách ly ngăn cản lồi trao đổi vốn gen, giúp lồi trì đặc trưng riêng V – Q TRÌNH HÌNH THÀNH LỒI Hình thành lồi khác khu vực địa lý - Do quần thể sống khu vực địa lý khác nên CLTN nhân tố tiến hóa tạo khác biệt vốn gen quần thể, cách ly địa lý góp phần trì khác biệt - Khác biệt di truyền tích tụ dần dẫn đến cách ly sinh sản, đánh dấu lồi hình thành - Cách ly sinh sản: khơng giao phối, có giao phối không tạo lai tạo lai bị bất thụ - Hình thành lồi thường gắn với hình thành quần thể thích nghi (nhưng khơng thiết hình thành quần thể thích nghi dẫn đến hình thành lồi mới) - Dễ xảy với động vật phát tán mạnh - Ví dụ quần thể người Hình thành lồi khu vực địa lý a Hình thành lồi cách ly tập tính - Nếu cá thể đột biến làm xuất số đặc điểm khác biệt liên quan đến tập tính giao phối cá thể có xu hướng giao phối với tạo nên quần thể cách ly với quần thể gốc (giao phối không ngẫu nhiên) - Sự khác biệt vốn gen nhân tố tiến hóa gây dẫn đến cách ly sinh sản hình thành lồi 14 - Hai lồi cá giống hình thái, khác màu sắc b Hình thành lồi cách ly sinh thái - Hai nhóm cá thể sống ổ sinh thái khác có xu hướng giao phối với tạo nên quần thể cách ly - Sự khác biệt vốn gen nhân tố tiến hóa gây dẫn đến cách ly sinh sản hình thành lồi - Thường xảy với động vật di chuyển - Hai nhóm trùng sinh sống lồi cây, sau nhóm di cư sang lồi khác c Hình thành lồi nhờ chế lai xa đa bội hóa - Sự đa bội hóa từ lồi 2n thành thể tứ bội 4n lai xa kèm đa bội hóa (hình thành thể song nhị bội) hình thành lồi - Con lai 3n lồi 2n loài 4n sinh sản được coi loài (thường sinh sản cách trinh sản sinh sản vơ tính) - Xảy khu vực địa lý, nhanh chóng khác biệt NST dễ dẫn đến cách ly sinh sản - Chuối nhà - Lúa mì VI – TIẾN HĨA LỚN - Các nhóm lồi gộp thành nhóm phân loại lồi dựa vào đặc điểm chung - Các sinh vật có tốc độ tiến hóa khác - Chiều hướng tiến hóa sinh vật: Từ tổ tiên chung, tiến hóa phân nhánh tạo nên đa đạng Có thể tăng dần đơn giản hóa mức độ tổ chức thể, số nhóm cấu trúc khơng đổi đa dạng hình thức chuyển hóa vật chất CHƯƠNG II: SỰ PHÁT SINH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA SỰ SỐNG TRÊN TRÁI ĐẤT I – NGUỒN GỐC SỰ SỐNG Tiến hóa hóa học: hình thành phân tử hữu từ chất vơ cơ, gồm: a Hình thành chất hữu đơn giản từ chất vô cơ, nguồn lượng tự nhiên b Trùng phân tạo nên đại phân tử hữu (prôtein, đường, axit nucleic) - ARN coi vật chất mang thông tin di truyền Tiến hóa tiền sinh học - Các đại phân tử tương tác tạo nên tế bào sơ khai với khả nhân đôi, phiên mã, dịch mã, trao đổi chất, sinh trưởng sinh sản - Tiếp theo q trình tiến hóa sinh học nhờ nhân tố tiến hóa - Thí nghiệm Milơ: CH4, NH3, H2 nước - Hạt lipơxơm, cơaxecva, hạt keo tạo phịng thí nghiệm II – SỰ PHÁT TRIỂN CỦA SINH GIỚI QUA CÁC ĐẠI ĐỊA CHẤT Hóa thạch - Là di tích sinh vật để lại lớp đất đá vỏ Trái Đất 15 - Là chứng trực tiếp, cho biết loài xuất trước quan hệ họ hàng loài - Tuổi hóa thạch xác định dựa vào Cacbon 14 Urani 238 Lịch sử phát triển sinh giới qua đại địa chất - Biến đổi vỏ Trái Đất gây thay đổi khí hậu, dẫn đến tuyệt chủng hàng loạt sau bùng phát lồi - Lịch sử Trái Đất gồm đại: Thái cổ, Nguyên sinh, Cổ sinh, Trung sinh, Tân sinh Mỗi đại gồm nhiều kỉ, với ranh rới là biến đổi địa chất làm sinh vật tuyệt chủng hàng loạt, sau bắt đầu giai đoạn tiến hóa - 14C: 5730 năm, năm 238 U: 4.6 tỷ - đợt đại tuyệt chủng ở… III – SỰ PHÁT SINH LOÀI NGƯỜI Q trình phát sinh lồi người đại - Bằng chứng nguồn gốc động vật lồi người: hình thái, giải phẫu, sinh lý, đặc điểm chung ADN prơtein người lồi vượn - Quan hệ họ hàng: Người – Tinh tinh – Gôrila – Đươi ươi – Vượn Gibbon – Khỉ - Sự hình thành lồi người từ chi Homo (H) qua giai đoạn: H habilis (người khéo léo), H erectus (người đứng thẳng), H sapiens (người đại) Người đại tiến hóa văn hóa - Tiến hóa văn hóa sở cho biến đổi xã hội hoạt động người, giảm bớt lệ thuộc vào tự nhiên PHẦN VII – SINH THÁI HỌC CHƯƠNG I: CÁ THỂ VÀ MÔI TRƯỜNG I – MÔI TRƯỜNG SỐNG VÀ CÁC NHÂN TỐ SINH THÁI Khái niệm - Môi trường sống bao gồm nhân tố bao quanh sinh vật, tác động trực tiếp gián tiếp lên sinh vật - Gồm mơi trường cạn (mặt đất lớp khí quyển), môi trường nước, môi trường đất, môi trường sinh vật - Nhân tố sinh thái nhân tố mơi trường có ảnh hưởng trực tiếp gián tiếp lên đời sống sinh vật, gồm nhân tố vô sinh nhân tố hữu sinh Ảnh hưởng đến tồn tại, sinh trưởng, phát triển hoạt động khác sinh vật - người nhân tố hữu sinh - Tác động chiều Giới hạn sinh thái ổ sinh thái - Giới hạn sinh thái khoảng giá trị xác định nhân tố sinh thái mà khoảng sinh vật tồn phát triển, gồm khoảng thuận lợi khoảng chống chịu - Ổ sinh thái không gian sinh thái mà tất nhân tố sinh thái nằm giới hạn sinh thái, cho phép loài tồn phát triển Sự thích nghi sinh vật với mơi trường a Thích nghi với ánh sáng: 16 - Giới hạn trên, giới hạn - Nơi nơi cư trú, ổ sinh thái biểu cách sinh sống loài - Thực vật chia làm nhóm ưa sáng (phiến dày, mơ giậu phát triển, xếp nghiêng) nhóm ưa bóng (phiến mỏng, khơng mơ giậu, nằm ngang) - Ánh sáng ảnh hưởng đến nhiều hoạt động động vật, động vật chia thành: nhóm ưa hoạt động ban ngày nhóm ưa hoạt động ban đêm b Thích nghi với nhiệt độ: theo quy tắc - Quy tắc kích thước thể: động vật nhiệt vùng ơn đới có kích thước lớn nhóm lồi hay họ hàng vùng nhiệt đới, lớp mỡ dày - Quy tắc kích thước phận: tai, đi, chi… động vật vùng ơn đới thường bé lồi tương tự vùng nóng → Giúp động vật vùng ơn đới có tỷ số diện tích bề mặt (S) thể tích thể (V) giảm, hạn chế tỏa nhiệt - Voi, gấu - Thỏ II – QUẦN THỂ SINH VẬT VÀ MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC CÁ THỂ TRONG QUẦN THỂ Quần thể hình thành quần thể - Quần thể tập hợp cá thể lồi, sinh sống khoảng khơng gian xác định, vào thời gian định, có khả sinh sản tạo thành hệ - Quá trình hình thành: số cá thể lồi đến mơi trường mới, cá thể thích nghi tồn tại, hình thành mối quan hệ gắn bó, dần hình thành quần thể ổn định, thích nghi với điều kiện ngoại cảnh Quan hệ cá thể quần thể a Quan hệ hỗ trợ: thể qua hiệu nhóm b Quan hệ cạnh tranh: mật độ cá thể vượt sức chứa môi trường - Cạnh tranh nơi ở, ánh sáng, cái, ăn thịt đồng loại - Là đặc điểm thích nghi quần thể, giúp ổn định số lượng cá thể - Hiện tượng liền rễ III – CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA QUẦN THỂ SINH VẬT Tỷ lệ giới tính: thường 1:1 thay đổi tùy loài, thời gian điều kiện sống Nhóm tuổi: - Gồm tuổi sinh lý (tuổi tối đa cá thể đạt được), tuổi sinh thái (tuổi mà cá thể đạt thực tế) tuổi quần thể (tuổi trung bình cá thể quần thể) - Thay đổi tùy thuộc vào môi trường, giúp bảo vệ, khai thác tài nguyên hiệu - Đánh bắt nhiều cá non/già Sự phân bố cá thể quần thể: - Theo nhóm: phổ biến, gặp điều kiện sống không đều, cá thể sống thành bầy đàn, giúp hỗ trợ lẫn tốt - Đồng đều: điều kiện sống đồng đều, cá thể cạnh tranh gay gắt, giúp giảm mức cạnh tranh - Ngẫu nhiên: điều kiện sống đồng đều, cá thể không cạnh tranh gay gắt, giúp tận dụng tối đa nguồn sống Mật độ cá thể: - Là số cá thể đơn vị diện tích hay thể tích 17 - Rừng thông, chim hải âu - Sâu - Là đặc trưng bản, ảnh hưởng đến mức sử dụng nguồn sống, mức sinh sản, tử vong… Mật độ thay đổi thường xun Kích thước quần thể sinh vật - Là số lượng cá thể (hoặc khối lượng, lượng tích lũy cá thể) phân bố khoảng không gian quần thể - Kích thước dao động kích thước tối thiểu tối đa Kích thước tối thiểu số cá thể mà quần thể cần để trì phát triển, mức quần thể dễ suy giảm diệt vong Kích thước tối đa giới hạn lớn nhất, phù hợp với sức chứa mơi trường Trên mức cạnh tranh gay gắt, tỷ lệ tử vọng tăng - Các nhân tố ảnh hưởng đến kích thước: mức độ sinh sản, tử vong, phát tán (xuất nhập cư) cá thể Sự tăng trưởng quần thể sinh vật - Tăng trưởng theo tiềm sinh học môi trường không bị giới hạn: đường tăng trưởng hình chữ J - Tăng trưởng điều kiện môi trường bị giới hạn: đường cong tăng trưởng dạng chữ S - Voi: 25 con/quần thể - Tại mức tối thiểu quần thể suy giảm? - Kích thước tăng cao ảnh hưởng đến nhân tố nào? - Ví dụ quần thể vi khuẩn, giải thích dạng đường cong - Tại khó tăng theo tiềm sinh học IV – BIẾN ĐỘNG SỐ LƯỢNG CÁ THỂ CỦA QUẦN THỂ SINH VẬT Các dạng biến động: - Biến động theo chu kì: chu kì mùa, năm nhiều năm Ví dụ: mèo thỏ Canađa, cáo chuột lemmut đồng rêu, cá cơm biển Pêru - Biến động khơng theo chu kì: thiên tai hoạt động người Nguyên nhân gây biến động điều chỉnh số lượng cá thể quần thể a Nguyên nhân: thay đổi nhân tố sinh thái vô sinh (nhân tố không phụ thuộc mật độ) nhân tố hữu sinh (nhân tố phụ thuộc mật độ) b Sự điều chỉnh số lượng cá thể: quần thể có xu hướng tự điểu chỉnh để cân với sức chứa môi trường c Trạng thái cân bằng: trạng thái mà số cá thể ổn định, phù hợp với khả cung cấp nguồn sống môi trường - Là tăng giảm số lượng cá thể - Khí hậu ảnh hưởng rõ rệt CHƯƠNG II: QUẦN XÃ SINH VẬT I – QUẦN XÃ SINH VẬT VÀ MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA QUẦN XÃ Khái niệm: - Quần xã tập hợp quần thể sinh vật thuộc loài khác nhau, sinh sống khoảng không gian thời gian xác định, có mối quan hệ gắn bó thể thống làm quần xã có cấu trúc tương đối ổn định Một số đặc trưng quần xã a Thành phần loài: thể qua số loài số cá thể loài, loài ưu loài đặc trưng 18 - Số loài số cá thể loài thể đa dạng - Loài ưu loài đóng vai trị quan trọng số lượng cá thể nhiều, sinh khối lớn hoạt động mạnh - Loài đặc trưng: có quần xã số lượng vai trị quần xã hẳn quần xã khác b Sự phân bố cá thể không gian: theo chiều thẳng đứng chiều ngang, giúp giảm cạnh tranh, nâng cao hiệu sử dụng nguồn sống - Phân bố theo chiều ngang thường nơi có điều kiện sống thuận lợi Quan hệ loài a Các mối quan hệ sinh thái - Các mối quan hệ hỗ trợ: cộng sinh (bắt buộc, bên có lợi), hợp tác (khơng bắt buộc, bên có lợi), hội sinh (khơng bắt buộc, bên có lợi, bên khơng bị hại) - Các mối quan hệ đối kháng: cạnh tranh, kí sinh, ức chế - cảm nhiễm (một loài gây hại cho loại khác), sinh vật ăn sinh vật khác b Hiện tượng khống chế sinh học - Là tượng số lượng cá thể loài bị khống chế mức độ định tác động mối quan hệ quần xã (hỗ trợ đối kháng) - Ứng dụng việc sử dụng thiên địch nông nghiệp - Đặc điểm quần xã ổn định - Ở quần xã cạn, thường thực vật có hạt - Cá cóc Tam Đảo, cọ Phú Thọ, tràm U Minh - Rừng mưa nhiệt đới - Núi, vùng biển (địa y, hải quỳ cua), (chim sáo trâu), (phong lan) - Ong kí sinh diệt bọ dừa, rệp xám hạn chế xương rồng bà II – DIỄN THẾ SINH THÁI Khái niệm - Là trình biến đổi quần xã qua giai đoạn tương ứng với biến đổi môi trường Các loại diễn a Diễn nguyên sinh: khởi đầu từ môi trường chưa có sinh vật, từ quần xã tiên phong đến giai đoạn hỗn hợp hình thành quần xã ổn định tương đối (quần xã đỉnh cực) b Diễn thứ sinh: từ mơi trường có quần xã sinh vật bị thay đổi tự nhiên hoạt động người, thay quần xã khác - Có thể hình thành quần xã ổn định quần xã bị suy thoái - Diễn hình thành rừng gỗ lớn - Rừng lim Hữu Lũng Nguyên nhân - Bên ngoài: tác động ngoại cảnh, môi trường - Bên trong: hoạt động nhóm lồi, lồi ưu có vai trị quan trọng Hoạt động người làm suy thoái cải tạo quần xã Tầm quan trọng nghiên cứu diễn - Hiểu quy luật phát triển diễn thế, dự đoán quần xã tồn quần xã thay thế, giúp chủ động xây dựng kế hoạch bảo vệ, khai thác hợp lý tài nguyên, hạn chế biến đổi bất lợi môi trường, sinh vật người CHƯƠNG III: HỆ SINH THÁI, SINH QUYỂN VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG 19 I – HỆ SINH THÁI Khái niệm thành phần cấu trúc hệ sinh thái - Hệ sinh thái gồm quần xã sinh vật sinh cảnh (môi trường vô sinh quần xã) Các sinh vật tác động với với môi trường để tạo hệ thống sinh hoạt hồn chỉnh tương đối ổn định - Kích thước đa dạng - Giọt nước ao, Trái Đất… Các thành phần cấu trúc: Thành phần vô sinh (môi trường vật lý – sinh cảnh) hữu sinh (quần xã) - Thành phần hữu sinh gồm sinh vật sản xuất (thực vật, vi sinh vật tự dưỡng), sinh vật tiêu thụ sinh vật phân giải (nấm, vi khuẩn, giun, sâu bọ…) Các kiểu hệ sinh thái chủ yếu a Hệ sinh thái tự nhiên: - Trên cạn: rừng nhiệt đới, sa mạc, hoang mạc, sa van đồng cỏ, thảo nguyên, rừng rộng ôn đới, rừng thông phương Bắc đồng rêu hàn đới - Dưới nước: hệ sinh thái nước mặn (gồm vùng ven biển vùng khơi) hệ sinh thái nước (nước đứng nước chảy) - Đi từ xích đạo lên bắc cực - Hệ sinh thái nước mặn gồm vùng nước nợ b Hệ sinh thái nhân tạo: đồng ruộng, hồ nước, rừng trồng, thành phố… - Được người bổ sung thêm nguồn vật chất lượng khác II – TRAO ĐỔI VẬT CHẤT TRONG HỆ SINH THÁI Trao đổi vật chất quần xã sinh vật a Chuỗi thức ăn: gồm nhiều lồi có quan hệ dinh dưỡng với nhau, lồi mắt xích chuỗi Mỗi mắt xích vừa có nguồn thức ăn mắt xích phía trước, vừa nguồn thức ăn mắt xích phía sau Hai loại chuỗi thức ăn: - Chuỗi gồm sinh vật tự dưỡng, động vật ăn sinh vật tự dưỡng động vật ăn động vật - Chuỗi gồm sinh vật phân giải mùn bã hữu cơ, động vật ăn sinh vật phân giải động vật ăn động vật Ngô – sâu ăn ngô – nhái – rắn – diều hâu b Lưới thức ăn: sinh vật tham gia vào nhiều chuỗi thức ăn khác tạo thành lưới thức ăn - Biểu thị quan hệ dinh dưỡng loài - Quần xã đa dạng thành phần lồi lưới thức ăn phức tạp c Bậc dinh dưỡng: gồm lồi có chung mức dinh dưỡng lưới thức ăn - Bậc dinh dưỡng cấp 1: sinh vật sản xuất - Bậc dinh dưỡng cấp 2: gồm động vật ăn sinh vật sản xuất (sinh vật tiêu thụ bậc 1) - Bậc dinh dưỡng cấp 3: gồm động vật ăn thịt, ăn sinh vật tiêu thụ bậc (sinh vật tiêu thụ bậc 2) - Bậc cuối gọi bậc dinh dưỡng cấp cao Tháp sinh thái: gồm nhiều hình chữ nhật xếp chồng lên – biểu thị độ lớn bậc dinh dưỡng - Tháp số lượng: dựa số lượng cá thể bậc - Tháp sinh khối: dựa khối lượng tổng số tất sinh vật đơn vị diện tích hay thể tích bậc 20 - Ngô - Sâu ăn ngô - Nhái … - Diều hâu - Tháp lượng: dựa số lượng tích lũy đơn vị diện tích hay thể tích đơn vị thời gian bậc - Hoàn thiện III – CHU TRÌNH SINH ĐỊA HĨA VÀ SINH QUYỂN Trao đổi vật chất qua chu trình sinh địa hóa - Là chu trình trao đổi chất tự nhiên, từ môi trường vào sinh vật, qua bậc dinh dưỡng trở lại mơi trường - Duy trì cân vật chất sinh a Chu trình cacbon - Đi vào chu trình dạng CO2 hoạt động quang hợp, khơng trao đổi theo vịng tuần hồn kín quần xã hoạt động hô hấp, phân giải chất hữu cơ, hoạt động núi lửa, cháy, cơng nghiệp… b Chu trình nitơ - Được thực vật hấp thụ dạng muối amôn (NH4+ ) nitrat (NO− ), hình thành đường vật lý (chớp, phản ứng quang hóa), hóa học sinh học - Một số vi khuẩn có khả cố định nitơ từ khơng khí: vi khuẩn cộng sinh với bèo hoa dâu, vi khuẩn nitrit hóa, nitrat hóa… - Nitơ từ xác sinh vật trở lại mơi trường thông qua hoạt động phân giải vi khuẩn, nấm… Vi khuẩn phản nitrat tạo N2 từ hợp chất chứa nitơ c Chu trình nước: - Luân chuyển theo vịng tuần hồn: nước mưa rơi xuống tích lũy ao hồ, ngấm xuống đất trở lại khí dạng nước Sinh quyển: - Gồm toàn sinh vật sống lớp đất, nước khơng khí Trái Đất - Sinh chia thành nhiều khu sinh học (biôm), gồm khu sinh học cạn, khu nước khu sinh học biển + Khu cạn: rừng mưa nhiệt đới→ rừng rộng ôn đới → rừng kim ôn đới → đồng rếu hàn đới + Khi nước ngọt: nước đứng (ao, hồ) nước chảy (sông, suối) + Khu sinh học biển: theo chiều thẳng đứng ngang, vùng ven bờ (nhất vùng nước lợ) có thành phần sinh vật phong phú vùng khơi - Từ xích đạo lên bắc cực IV – DÒNG NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ SINH THÁI VÀ HIỆU SUẤT SINH THÁI Dòng lượng hệ sinh thái - Năng lượng cho sống Trái Đất chủ yếu lấy từ mặt trời, lượng ánh sáng thay đổi theo độ cao, vĩ độ theo thời gian năm Sinh vật sản xuất sử dụng tia sáng nhìn thấy cho quang hợp - Năng lượng truyền từ bậc dinh dưỡng thấp lên bậc dinh dưỡng cao giảm dần qua bậc dinh dưỡng bị thất thoát qua nhiều cách - Năng lượng truyền theo chiều, vật chất trao đổi qua chu trình Hiệu suất sinh thái: - Là tỷ lệ phần trăm (%) chuyển hóa lượng bậc dinh dưỡng hệ sinh thái - Qua bậc dinh dưỡng, khoảng 10% lượng truyền lên bậc cao hơn, có 10% tích lũy để sản sinh chất sống 21 - Hô hấp (70%), chất thải, phận rơi rụng… - Sơ đồ hình 43.3 (CB – 202) ... vài ngoại lệ Tổng hợp mạch mới: ADN pôlimeraza tổng hợp mạch theo nguyên tắc bổ sung (A-T, G-X) Mạch theo chiều 5’-3’ nên mạch khuôn 3’-5’ tổng hợp liên tục, cịn mạch khn 5’-3’ tổng hợp gián đoạn... giảm phân - Sự phân ly độc lập NST giảm phân tổ hợp ngẫu nhiên giao tử thụ tinh sở tạo nên biến dị tổ hợp Công thức tổng quát: Số cặp Số lượng gen dị hợp loại F1 giao tử F1 n 21 22 2n Tỉ lệ phân... dùng trực tiếp để tổng hợp prôtêin, nhân chuẩn cần cắt intron nối exon để tạo mARN trưởng thành Dịch mã a Hoạt hóa axit amin: axit amin hoạt hóa nhờ ezim lượng gắn với tARN b Tổng hợp chuỗi pôlipeptit