Bài giảng sinh học SHĐC huỳnh ngọc thành hoàn chỉnh

MỤC LỤC CHƯƠNG SINH HỌC TẾ BÀO HỌC THUYẾT TẾ BÀO CẤU TRÚC TẾ BÀO PROKARYOTE 2.1 Thành tế bào 2.2 Màng sinh chất 2.3 Tế bào chất 2.4 Thể nhân 2.5 Bao nhầy 2.6 Lông (roi) khuẩn mao CẤU TRÚC TẾ BÀO EUKARYOTE 3.1 Màng sinh chất 3.2 Tế bào chất 15 3.3 Nhân tế bào 25 3.4 Một số thành phần khác tế bào Eukaryote 28 SỰ VẬN CHUYỂN CHẤT QUA MÀNG 32 4.1 Vận chuyển thụ động 32 4.2 Vận chuyển chủ động qua màng 34 4.3 Sự nhập bào xuất bào 34 4.4 Sự trao đổi thông tin qua màng tế bào 36 CHƯƠNG SỰ TRAO ĐỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG 38 NĂNG LƯỢNG SINH HỌC 38 1.1 Sự biến đổi lượng tự 38 1.2 Năng lượng hoạt hóa 39 1.3 ATP – Tiền tệ lượng tế bào 39 ENZYME 42 2.1 Thành phần cấu tạo 42 2.2 Cơ chế hoạt động enzyme 43 2.3 Tính đặc hiệu enzyme 44 2.4 Các nhân tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng xúc tác enzyme 45 2.5 Cách gọi tên phân loại enzyme 48 2.6 Sự điều hịa trao đổi chất thơng qua enzyme 49 HÔ HẤP TẾ BÀO 49 3.1 Đại cương hô hấp 49 3.2 Hô hấp hiếu khí 50 3.3 Hơ hấp kỵ khí 57 QUANG HỢP 58 4.1 Đại cương quang hợp 58 4.2 Lá – Cơ quan làm nhiệm vụ quang hợp thực vật 58 4.3 Bộ máy quang hợp 59 4.4 Quá trình quang hợp 63 CHƯƠNG 3: DI TRUYỀN HỌC 72 MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA DI TRUYỀN HỌC 72 1.1 Một số thuật ngữ thường dùng 72 1.2 Các ký hiệu thường dùng 75 CƠ SỞ PHÂN TỬ CỦA HIỆN TƯỢNG DI TRUYỀN 75 2.1 Nucleic acid 76 2.2 Cơ chế tái nucleic acid 84 2.3 Đặc điểm mã di truyền 91 2.4 Sinh tổng hợp protein 92 2.5 Các chế điều chỉnh trình sinh tổng hợp protein 94 CƠ CHẾ DI TRUYỀN Ở CẤP ĐỘ TẾ BÀO 98 3.1 Nhiễm sắc thể phân bào 98 3.2 Các nguyên lý di truyền Mendel 105 3.3 Di truyền đơn gen 109 3.4 Sự di truyền giới tính 110 3.5 Di truyền nhiễm sắc thể 113 ĐỘT BIẾN 115 4.1 Khái niệm 115 4.2 Đột biến nhiễm sắc thể 115 4.3 Đột biến gen 122 CHƯƠNG 4: NGUỒN GỐC SỰ SỐNG VÀ ĐA SẠNG SINH HỌC 126 NGUỒN GỐC SỰ SỐNG 126 1.1 Sự hình thành Trái Đất khí 126 1.2 Sự hình thành phân tử hữu nhỏ bé đến tế bào 127 1.3 Tiến hóa tự dưỡng 128 1.4 Sự tiến hóa tế bào nhân thật 129 ĐA DẠNG SINH HỌC 130 2.1 Đa dạng sinh giới 130 2.2 Giới Monera Virus 132 2.3 Giới Protista 143 2.4 Giới thực vật (Plantae) 148 2.5 Giới nấm (Fungi) 149 2.6 Giới động vật (Animalia) 156 CHƯƠNG SINH HỌC TẾ BÀO MỤC TIÊU BÀI HỌC Trình bày đặc điểm, cấu tạo chức thành phần có tế bào Prokaryote: thành tế bào, màng sinh chất, ribosome, thể nhân, lông, roi, bao nhày Trình bày đặc điểm, cấu tạo chức thành phần có tế bào Eukaryote: màng sinh chất, lưới nội chất, thể Golgi, lysosome, peroxysome, nhân, ribosome, ty thể, lục lạp, khung tế bào, trung tử, lơng, roi Trình bày mơ hình phân tử phospholipid, qua giải thích hình thành lớp màng kép Trình bày cấu tạo màng sinh chất theo mơ hình khảm động Giải thích màng sinh chất có tính linh hoạt Trình bày tính chất chế vận chuyển vật chất qua màng theo phương thức có tiêu phí lượng khơng tiêu phí lượng HỌC THUYẾT TẾ BÀO Tế bào đơn vị sống Với kính hiển vi tự tạo có độ phóng đại 30 lần, Robert Hooke (1665) người quan sát mô bần thực vật thấy cấu trúc chúng có dạng xoang rỗng có thành bao quanh đặt tên Cella (theo tiếng Latin, Cella có nghĩa xoang rỗng tế bào) Những quan sát Rober Hook đặt móng cho mơn khoa học mới, Tế bào học Tiếp đó, đến năm 1674, Antoni Van Leeuwenhoek với kính hiển vi có độ phóng đại 270 lần tiến hành quan sát mô tả loại tế bào động vật (tế bào máu, tinh trùng v.v ) xác định tế bào không đơn giản xoang rỗng Rober Hook quan sát trước mà có cấu trúc phức tạp Đến kỷ XIX, nhờ hoàn thiện kỹ thuật hiển vi ngành khoa học khác làm tảng cho học thuyết tế bào Matthias Schleiden Theodo Schwann (1838 – 1839) Nội dung học thuyết tế bào bao gồm hai ý: - Mọi thể sinh vật có cấu tạo tế bào - Mọi tế bào sống có cấu trúc chức tương tự Theo F Engel (1870), học thuyết tế bào ba phát kiến vĩ đại khoa học tự nhiên kỷ XIX (cùng với học thuyết tiến hoá học thuyết chuyển hoá lượng) Tế bào học trở thành khoa học thật độc lập phát triển nhanh chóng nghiên cứu cấu trúc chức Theo quan niệm đại thuyết tế bào gồm nội dung bản: - Mọi sinh vật gồm nhiều tế bào, xảy q trình chuyển hóa vật chất tồn tính di truyền - Tế bào sinh vật sống nhỏ nhất, đơn vị tổ chức thể - Tất tế bào sinh từ tế bào có trước Cấu trúc tế bào gồm phần bản: - Mọi tế bào màng sinh chất bao quanh - Mọi tế bào có nhân nguyên liệu chứa thông tin di truyền - Mọi tế bào chứa tế bào chất Dựa vào đặc điểm nhân, người ta chia tế bào thành hai nhóm lớn tế bào Prokaryote tế bào Eukaryote Hai nhóm tế bào đơn vị tổ chức tất thể sống phương diện cấu trúc chức CẤU TRÚC TẾ BÀO PROKARYOTE Hầu hết Prokaryotes sinh vật đơn bào Một số lồi sống thành nhóm, tập đồn gồm nhiều tế bào giống Thuộc loại tế bào Prokaryote có vi khuẩn (Bacteria) vi khuẩn lam (Cyanophyta) Prokaryotes có nhiều hình dạng khác nhau: hình cầu (cocci), Hình 1.1 Cấu trúc tế bào hình que (bacilli), hình phẩy hình xoắn (helice) Tế bào Prokaryote có kích thước nhỏ, đường kính khoảng 0,2 - 2,0µm, chiều dài khoảng 2,0 - 8,0µm, khơng có bào quan 2.1 Thành tế bào Thành tế bào (hay gọi vách tế bào) lớp ngồi cùng, có độ rắn định để bảo vệ trì hình dạng tế bào Thông thường, nồng độ chất tan tế bào cao mơi trường bên ngồi, tế bào hấp thu nhiều nước Sự thẩm thấu nước khiến cho tế bào bị trương lên Lúc này, thành tế bào có vai trị quan trọng việc nâng đỡ, giúp cho tế bào không bị vỡ tác động áp suất thuỷ tĩnh Tuỳ theo cấu tạo mà thành tế bào giúp chống chịu áp suất thẩm thấu từ atm lên đến 20 atm Khơng có vai trị bảo vệ mặt học, thành tế bào giúp bảo vệ tế bào khỏi tác động hợp chất hố học Ví dụ, thành tế bào số vi khuẩn gây cản trở xâm nhập chất kháng sinh vào bên tế bào Với chức bảo vệ vậy, thành tế bào số đích tác dụng thuốc vi khuẩn Về mặt cấu tạo, thành tế bào vi khuẩn có hai kiểu cấu tạo tương ứng với hai nhóm vi khuẩn có tên Gram (+) Gram (-), đặt tên theo H.C.Gram, người đề xướng phương pháp nhuộm để phân biệt hai nhóm vi khuẩn Theo phương pháp nhuộm Gram, vi khuẩn Gram (+) bắt màu xanh tím, cịn vi khuẩn Gram (-) bắt màu đỏ tía Cấu tạo khái quát hai loại thành vi khuẩn tóm lược sau: Vi khuẩn Gram (+): thành tế bào dày, gồm lớp, thành phần tương đối đồng Vi khuẩn Gram (-): thành tế bào mỏng, gồm nhiều lớp, thành phần cấu trúc phức tạp Thành tế bào bắt gặp hai nhóm tế bào Prokaryote Eukaryote với chức gần giống thành phần, cấu tạo khác Thành tế bào Prokaryote đặc trưng có mặt thành phần có tên peptidoglycan (PG) Đây loại polyme xốp, không tan, cứng bền vững, bao quanh tế bào mạng lưới Cấu trúc peptidolgycan gồm có thành phần: N-acetylglucosamin; N-acetylmuramic acid chuỗi amino acid Ở vi khuẩn Gram (+), PG chiếm tới 50% trọng lượng khơ thành tế bào Cịn vi khuẩn Gram (-), PG chiếm 5-10%, lại lipid, protein v.v… Không phải tất tế bào Prokaryote có thành tế bào, ví dụ số loại vi khuẩn thuộc họ Mycoplasma Ở họ vi khuẩn này, lớp màng sinh chất Hình 1.2 Cấu trúc Peptidoglycan 2.2 Màng sinh chất Dưới thành (vách) tế bào Prokaryote màng sinh chất (cytoplasmic membrane hay plasmamembrane) bao bọc tế bào chất Màng sinh chất dày khoảng - 10nm, hình thành lớp kép phospholipid Chức lớp màng tóm lược sau: - Ngăn cách tế bào với môi trường, giúp tế bào trở thành hệ thống biệt lập - Thực q trình trao đổi chất, thơng tin tế bào môi trường - Là giá thể để gắn enzyme trình trao đổi chất tế bào 2.3 Tế bào chất Tế bào chất (cyloplasm) vùng dịch thể giới hạn màng tế bào Tế bào chất có cấu tạo dạng keo, chứa 80% nước Đặc điểm quan trọng tạo nên khác biệt với tế bào Eukaryote tế bào chất tế bào Prokaryote không chứa bào quan Toàn tế bào chất khối thống nhất, khơng phân hố thành vùng chức Ở nhiều loại vi khuẩn, tế bào chất không chứa hệ thống sợi nâng đỡ giúp trì hình dạng tế bào cách ổn định Nằm rải rác tế bào chất hạt ribosome, bào quan có vai trò tổng hợp protein Số lượng ribosome tế bào chất tương đối lớn, chiếm tới 70% trọng lượng khô tế bào vi khuẩn Ribosome tế bào Prokaryote hình thành từ hai tiểu đơn vị 50S 30S S đơn vị Svedberg, đại lượng đo tốc độ lắng hạt huyền dịch ly tâm cao tốc 2.4 Thể nhân Tế bào Prokaryote chưa có nhân hồn chỉnh mà tồn thể nhân (nuclear body), chưa có màng nhân bao bọc Thể nhân chứa nhiễm sắc thể (NST) cấu tạo từ sợi DNA xoắn kép, dạng trần không liên kết với protein DNA tế bào vi khuẩn có chiều dài nằm khoảng 0,25 - 3,0µm, tương ứng với khoảng 6,6 - 13,0 x 106 cặp nucleotide Do chứa sợi NST nên đại đa số vi khuẩn tế bào dạng đơn bội Thể nhân nơi chứa thông tin di truyền điều khiển hoạt động sống tế bào Ngồi ra, nhiều tế bào prokaryote cịn có phân tử DNA nhỏ độc lập gọi plasmid Plasmid thường dạng vịng trịn Plasmid có khả chép cách độc lập DNA thể nhân Các gene nằm plasmid thường mã hoá cho protein khơng đóng vai trị quan trọng q trình sinh trưởng tế bào Trong số trường hợp, gene nằm plasmid tạo nên đặc tính kháng kháng sinh định giới tính vi khuẩn 2.5 Bao nhầy Nằm bên ngồi vách tế bào có thêm lớp bao nhầy (capsule), dạng keo, thành phần chủ yếu polysaccharide Chức bao nhầy giúp bảo vệ tế bào khỏi tác động bên ngồi (như khơ hạn cơng bạch cầu), tăng khả bám dính vào giá thể Bao nhầy nguồn dự trữ dinh dưỡng cho tế bào, đề phịng nguồn dinh dưỡng mơi trường bị cạn kiệt 2.6 Lông (roi) khuẩn mao Lông (cilia, roi-flagella) sợi lông dài, uốn khúc, mọc mặt ngồi tế bào Lơng đặc biệt gọi roi Thành phần cấu tạo lông (roi) protein flagellin Roi không nằm ngẫu nhiên mà phân bố có quy luật bề mặt tế bào Đặc điểm phân bố có tính đặc thù tuỳ theo loại vi khuẩn Roi nằm đầu, hai đầu, nằm khắp xung quanh tế bào Roi hoạt động theo cách quay kiểu vặn nút chai Nhờ có vận động roi mà vi khuẩn chuyển động dịch lỏng với tốc độ khoảng 20 - 80µm/s Ngồi lơng (roi), bề mặt vi khuẩn cịn có hệ thống khuẩn mao (pilus hay fimbria) bao phủ Khác với roi, khuẩn mao có kích thước nhỏ có số lượng lớn nhiều Khuẩn mao khơng có vai trò vận động mà giúp cho tế bào bám dính vào giá thể CẤU TRÚC TẾ BÀO EUKARYOTE Hình 1.3 Cấu trúc tế bào Eukaryote Tế bào tất thể lại như: tảo, nấm, sinh vật nguyên sinh, tế bào thực vật động vật thuộc loại tế bào có nhân thức Ở tế bào nhân bọc màng nhân Trong tế bào chất hệ thống màng phát triển như: mạng lưới nội chất, hệ thống Golgi, bào quan có màng ty thể, lạp thể, thể lysosome, Nhân chứa hạch nhân NST Nhiễm sắc thể ln có cấu tạo gồm DNA histon Q trình phân bào phức tạp nên cần có máy phân bào 3.1 Màng sinh chất Mọi tế bào bao bọc màng tế bào Màng tế bào gọi màng plasma Về chất màng sinh chất giống màng khác bên tế bào Với đặc điểm bao bọc toàn tế bào, màng sinh chất tạo cho tế bào trở thành hệ thống biệt lập Qua màng sinh chất, tế bào thực trao đổi chất với mơi trường cách có chọn lọc, phù hợp với nhu cầu sinh trưởng phát triển tế bào thể 3.1.1 Thành phần cấu trúc màng sinh chất Cấu trúc màng sinh chất nghiên cứu từ sớm, kể số cơng trình bật sau Năm 1899, sau thực nghiệm cho thấy tốc độ thấm vào màng chất tỷ lệ thuận với tốc độ hoà tan lipid, Overton đến giả thuyết màng tế bào lớp lipid Đến năm 1925, Gortner Grendel tiến hành xác định diện tích lipid màng hồng cầu sau trải mặt nước thấy diện tích rộng gấp đơi diện tích tổng số màng hồng cầu tách Từ đó, hai tác giả đề xuất màng tế bào hệ thống lớp màng lipid Vào năm 1952, Davson Danielli đưa mơ hình hồn thiện cấu tạo màng sinh chất Theo đó, tảng màng sinh chất lớp lipid kép, nằm mặt mặt ngồi màng cịn có thêm hai lớp protein liên tục Mơ hình phù hợp với phân tích thành phần hố học quan sát kính hiển vi thời Đến năm 1972, Singer Nicolson đề xuất mô hình màng sinh chất mới, gọi mơ hình khảm lỏng Đây mơ hình thừa nhận rộng rãi Theo Singer Nicolson, màng tế bào có tảng lớp phospholipid kép Trên màng có protein protein khơng nằm hai bề mặt mà định khu phân tán linh hoạt theo kiểu "khảm" vào lớp kép phospholipid Về thành phần hố học, màng sinh chất chứa nhóm hợp chất là: lipid, protein carbohydrat Hình 1.4 Mơ hình cấu trúc màng sinh chất 3.1.1.1 Lớp phân tử kép lipid Gọi lớp phân tử kép lipid lớp gồm hai lớp phân tử lipid áp sát nhau, làm nên cấu trúc hình vỏ cầu bao bọc quanh tế bào, mà màng phân tử kép lipid gọi phần màng màng sinh chất Màng lipid có thành phần cấu trúc đặc tính sau : Về thành phần hóa học, lipid màng chia làm ba loại : + Phospholipid + Chotesterol 10 nấm gây bệnh đốm chuối, lạc thể hình đĩa nấm tai mèo trông giống chén, nấm gây bệnh cải bắp, cà chua, cà rốt Hình 4.11 Nhóm nấm Ascomycetes a) Các loại túi (ascus): hình trụ, hình chùy, hình cầu; b) Pha đầu sinh sản hữu tính; c) Mặt cắt ngang thể hình lê có túi bào tử hình trụ d Ngành nấm đảm (Basidiomycota) Các bào tử hữu tính (Basidiospore) ngành sinh bên ngoài, cấu trúc hình chùy gọi đảm (Basidium) (hình 4.12) Bào tử vơ tính thường khơng có Nấm đảm nhóm phổ biến rộng rãi nấm rơm, nấm hương, mộc nhĩ, nấm trứng Hình 4.12 Các loại đảm sinh bào tử đảm nhóm nấm Basidiomycota a) Đảm dạng chùy; b,c) Quả lê; d) Hình trụ 153 Nấm phân hố thành thân mũ (tán) (hình 4.13) Đó sợi nấm có vách ngăn song hạch ken chặt lại Phần sợi nấm nằm mặt đất sống hoại sinh Nấm đảm có điểm khác so với nấm khác sợi đa bào song hạch chủ yếu, sợi đơn hạch gặp lúc nảy mầm sinh sản bào tử đảm hay gọi bào tử ngoại sinh, tức bào tử đơn bội hình thành nằm u lồi tách biệt khỏi đầu sợi nấm Hình 4.13 Nhóm nấm đảm: thân tán Amanita sp Quá trình hình thành bào tử đảm diễn sau: phiến mũ nấm có đầu sợi nấm hai hạch nhân (1 nhân đơn bội đực nhân đơn bội đứng cạnh nhau) kết hợp tạo thành nhân hợp tử lưỡng bội Nhân phân chia giảm phân cho nhân Bốn u lồi mọc tận nhân vào Các vách hình thành tách u lồi tạo thành bào tử đảm Bào tử già tung ra, nảy mầm tạo nên sợi đơn bội Hai sợi đơn bội kết hợp với tạo thành sợi song hạch ken lại thành thể nấm 154 Nấm có loại ăn nấm rơm, nấm sò, mộc nhĩ Nấm dùng làm thuốc linh chi, có nhiều loại nấm độc nấm lim, nấm độc đen nấm độc đỏ thuộc chi Amanita gây chết người ăn phải e Nhóm nấm bất tồn (fungi imperfecti hay deuteromycetes) Hình 4.14 Hình thái vi học lồi Penicillium notatum Nhóm gồm lồi nấm khơng biết trạng thái hữu tính Trạng thái vơ tính q trình hình thành conidi (bào tử đính) Bất kỳ lồi nấm khơng biết trạng thái hữu tính hay q trình giảm phân chu kỳ sống chúng, tiện lợi người ta xếp vào nhóm Hầu hết lồi nhóm có mối quan hệ thân thuộc với ngành nấm túi theo Hawkswarth (1983), có khoảng 1.680 chi với 17.000 ngàn lồi xếp vào nhóm Đa số lồi nhóm sống cạn, hoại sinh ký sinh thực vật Một số ký sinh gây bệnh động vật, có người Một đại diện điển hình nhóm chi Penicillium, với loài nấm tiếng P notatum (hình 4.14) sinh kháng sinh penicilin, mở kỷ nguyên cho loài người việc chinh phục loại bệnh vi khuẩn gây 2.5.3 Vai trò nấm Nấm hoại sinh nhân tố quan trọng chu trình vật chất sống, tham gia phân huỷ xác thực vật, động vật chết, loại rác thải khác Nấm dùng sản xuất bánh mỳ, rượu, bia Chúng dùng làm thực phẩm, làm thuốc nguồn để sản xuất chất kháng sinh Nấm ký sinh tác nhân gây bệnh người, động vật cho trồng 155 Nấm hoại sinh gây hư hỏng lương thực, thực phẩm, đặc biệt sản phẩm ngũ cốc, đồng thời sinh độc tố (mycotoxin) gây tác hại đến sức khỏe kinh tế cho người 2.6 Giới động vật (Animalia) Dựa đặc điểm cấu tạo sinh học có nguồn gốc, biểu tính chất phân hố có tiến (đặc điểm tổ chức đối xứng thể; nguồn gốc lỗ miệng; hình thành, mức độ phân hoá phát triển thể xoang ) động vật đa bào xếp theo hệ thống sau đây: - Động vật đa bào bậc thấp (Parazoa), có ngành: Porifera - Động vật đa bào thức (Eumetazoa) gồm ngành cịn lại: + Động vật có thể đối xứng toả trịn (Radiata): ngành Coelenterata Stenophora + Động vật nguyên khẩu, chưa xoang (Protostomia, Acoelomata): ngành Plathelminthes Nemertini + Động vật xoang giả (Pseudocoelomata): ngành Nemathelminthes Entoprocta + Động vật xoang thật, thể không phân đốt (Coelomata, Inarticulata): ngành Priapulida, Sipunculida, Mollusca, Echuirida + Động vật có thể phân đốt (Articulata): ngành Annelida, Tardigrada, Onychophora, Pentastomida, Arthropoda + Động vật hậu (Deuterostomia), gồm tất động vật lại: ngành Phoronida, Bryozoa, Ectoprocta, Brachiopoda, Echinodermata, Chaetognatha, Pogonophora, Hemichordata Chordata Sau giới thiệu số ngành có liên quan nhiều tới lĩnh vực y - dược học với đặc điểm 2.6.1 Ngành giun dẹp (Plathelminthes) Giun dẹp nhóm động vật đa bào có đối xứng hai bên (Bilateria), xuất phơi thứ ba hay trung bì (mesoderm), chưa xoang (acoelome) Có khoảng 12.700 lồi; sống nước ngọt, biển, số sống đất ẩm; nhiều loài ký sinh gây bệnh động vật người Cơ thể dẹt theo hướng lưng - bụng, hình hình dải dài Phần lớn lồi sán tiêm mao có kích thước trung bình từ 0,4 156 - 5mm, loại sán dây có chiều dài thể lớn sán mép (Dyphyllobotrium latum) dài 15m, chí 20m Thành thể bao gồm lớp dọc, vòng lưng - bụng Bọc ngồi thể lớp biểu mơ đơn Ở loài giun dẹp sống tự do, lớp biểu mơ (ít mặt bụng) phủ lớp tiêm mao; loài ký sinh, lớp biểu mơ tiêm mao thay lớp cuticun (nhẵn, có sức chịu đựng cao môi trường ký sinh) Ống tiêu hố có cấu tạo đơn giản (có lỗ miệng, ruột, chưa có hậu mơn) Ở lồi ký sinh, quan tiêu hố hồn tồn tiêu giảm (dinh dưỡng theo lối thẩm thấu); ngược lại, quan bám phát triển (giác bám, mép bám, móc bám) Thuộc hệ thần kinh cảm giác có hạch não dây thần kinh xuất phát từ Ở sán tiêm mao, cấu tạo hệ thần kinh nhiều mang tính chất đối xứng toả trịn Thường có thuỳ cảm giác, mắt, bình nang phần đầu thể lồi có đời sống tự Chức tiết nguyên đơn thận (protonephridium, gọi tế bào "ngọn lửa"), lần xuất giun dẹp, chưa có quan tuần hồn hơ hấp Hầu hết lồi giun dẹp lưỡng tính hình thức sinh sản hữu tính: đẻ trứng Cơ quan sinh sản có cấu trúc phức tạp Trứng sau thụ tinh, số loài (chủ yếu sán tiêm mao) phát triển trực tiếp thành sán trưởng thành; loài khác, phải trải qua giai đoạn ấu trùng với vài dạng cấu tạo khác Ở nhiều loài sán dây, giai đoạn ấu trùng tồn thể vật chủ hình thức nang sán (Cysticercus) Trong chu trình sinh sản phát triển số loài giun dẹp (ví dụ sán gan) có tượng xen kẽ hệ, thay đổi vật chủ với hình thức sinh sản khác Hình thức sinh sản vơ tính (chủ yếu cách cắt đoạn thể) gặp số lồi (Microstomum lineare) Ngành có lớp: Lớp sán tiêm mao (Turbellaria), lớp sán (Trematoda) đại diện là: sán gan (Fasciola hepatica); lớp sán dây (Cestoda) với đại diện sán dây lợn (Taenia solium) sán dây bò (Taenia saginata) 2.6.2 Ngành giun trịn (Nemathelminthes) Ngành có khoảng 12.500 lồi, giun trịn sống mơi trường nước hay đất; nhiều loài sống ký sinh thể động vật, thực vật (ở người khoảng 50 lồi) Giun 157 trịn có xoang thể ngun sinh; ống tiêu hố hồn chỉnh, chưa có quan tuần hồn hơ hấp Khác với lồi giun dẹp, thể giun trịn thường kéo dài có dạng hình đũa, có xoang thể nguyên sinh hay thể xoang giả (Pseudocoelome) Thành thể gồm lớp: cuticun (là lớp vỏ nhẵn, khơng mang tiêm mao), bao bọc tồn mặt ngồi thể; lớp biểu bì (Epidermis), cấu tạo kiểu hợp bào; lớp (được phân thành dải dọc) Ống tiêu hố có cấu tạo đơn giản, có ruột sau hậu mơn Các lồi giun sống tự thu nhận thức ăn dạng lỏng rắn; đó, lồi ký sinh thường hấp thụ chất dinh dưỡng qua bề mặt thể tiết men để tiêu hố mơ vật chủ Một số lồi giun khơng có quan tiết; số khác, phát triển dạng tuyến ống tiết Hệ thần kinh gồm vòng hầu (bao quanh phần trước thực quản) ống dây thần kinh chạy dọc thể, dây lớn nằm gờ lưng gờ bụng lớp biểu bì Các giác quan giun trịn phát triển Tuyến sinh dục có dạng hình sợi dài mảnh; sản phẩm sinh dục thải qua lỗ sinh dục Các lồi ký sinh thường có khả sinh sản lớn (Ascaris đẻ tới 20 triệu trứng) Chưa có quan tuần hồn hơ hấp chun trách Hầu hết giun trịn phân tính, thụ tinh trong, đẻ trứng có sinh sản hữu tính; số lồi đẻ (giun chỉ) Trong chu trình sống số lồi giun ký sinh (giun chỉ, giun xoắn), ấu trùng phát triển qua vật chủ trung gian; số loài khác (giun đũa, giun kim) lây nhiễm trực tiếp (không thông qua vật chủ khác) Tuổi thọ trung bình lồi giun sống tự thường ngắn; giun đũa ký sinh người sống đến năm, hay 17 năm giun Ngành giun phân thành lớp (Rotatoria, Gartrotricha, Nematoda, Nematomorpha, Kinorhyncha Acanthocephala), lớp giun trịn (Nematoda) chiếm hầu hết số lượng loài ngành (trên 10.000 loài), lớp có nhiều lồi ký sinh động vật người Đại diện giun đũa (Ascaris lumbricoides), giun kim (Enterobius vermicularis), giun (Wuchereria bancrofti, Brugia malayi) gây bệnh chân voi (Elephantiasis) 158 2.6.3 Ngành chân khớp (Arthropoda) Đây ngành có số lượng lồi lớn giới động vật (hơn triệu lồi, khoảng 850.000 lồi trùng) Động vật chân khớp tìm thấy nơi, nhóm động vật đa dạng cấu tạo, phong phú lối sống, biểu phân hố thích nghi cao mơi trường Mặt khác, xếp nhóm động vật phân đốt (Articulata), nhiều dấu hiệu cho thấy chân khớp có quan hệ nguồn gốc với giun đốt Nét bật động vật chân khớp hoàn thiện mặt tổ chức thể: phân đốt dị hình (Heteronom) với hình thành nhóm đốt để tạo nên phận khác thể (thông thường thể chia làm phần: đầu, ngực bụng) Trên đốt thể chủ yếu phần đầu ngực có mang đơi phần phụ phân đốt (có nguồn gốc từ chi bên giun đốt) Các phần phụ biến đổi phù hợp với chức khác nhau: thành phận miệng để thu nhận thức ăn, phần phụ quan sinh dục, chân để vận động (bị, nhảy, bơi); nhiều lồi (cơn trùng) cịn phát triển thêm (1 đơi) cánh để bay Bọc ngồi thể lớp vỏ cuticun, gọi xương ngồi (vừa có tác dụng bảo vệ vừa nơi bám cho bên trong) Trong trình phát triển, lồi chân khớp có tượng lột xác (thay lớp vỏ mới) để tăng kích thước thể Hệ phát triển phân hoá: hình thành bó riêng biệt để đảm bảo hoạt động đa dạng linh hoạt Xoang thể động vật chân khớp hỗn hợp xoang nguyên sinh (xoang giả) xoang thứ sinh (xoang thật), gọi thể xoang hỗn hợp (mixocoelome) hay xoang huyết (haemocoelome, có chứa máu) trở thành phận hệ tuần hồn Vì vậy, khác với giun đốt, hệ tuần hoàn chân khớp hệ tuần hoàn hở Tham gia vào hệ tuần hồn cịn có tim lưng (được phân hố từ mạch lưng giun đốt) hệ mạch tới quan Chức chủ yếu hệ tuần hoàn vận chuyển chất dinh dưỡng tới mô chất thải đến quan tiết Việc cung cấp oxy quan hô hấp đảm nhiệm Phần lớn loài nước phát triển mang (một số hơ hấp qua da); lồi cạn trao đổi khí qua hệ thống khí quản (côn trùng, nhiều chân) qua túi phổi (nhện, bọ cạp) Ngồi phận ống tiêu hố (miệng, hầu, thực quản, ruột, hậu môn) tuyến tiêu hoá phát triển: tuyến ruột (ở giáp xác), tuyến nước bọt (ở nhện 159 côn trùng) Động vật chân khớp sử dụng thức ăn rắn (từ động, thực vật) theo cách hút dịch Tuỳ theo cách thu nhận thức ăn khác mà phần phụ miệng biến đổi phù hợp Chức tiết tuyến thực hiện: tuyến râu tuyến hàm giáp xác, tuyến háng sam, tuyến Malpigi nhện trùng Hai phận hệ thần kinh não dây thần kinh bụng Ở nhiều lồi não phân hố thành não trước, não não sau Các loài chân khớp có đời sống xã hội (ong, kiến, mối) não trước nấm phát triển (là trung khu năng) Hầu hết loài chân khớp động vật đơn tính sinh sản cách đẻ trứng Sự phát triển hậu phơi nhiều lồi trình biến thái phức tạp (trải qua dạng ấu trùng với nhiều lần lột xác giai đoạn nhộng) Là nhóm động vật có số lượng lồi phong phú giới động vật, ngành chân khớp gồm ngành phụ: trùng ba thuỳ (ngành phụ Trilobitomorpha), có kìm (ngành phụ Chelicerata), có mang (ngành phụ Branchiata) có khí quản (ngành phụ Tracheata) a Một số lớp đại diện thường gặp - Lớp hình nhện (Arachnida): gồm động vật chân khớp sống cạn, thể phân thành đầu, ngực phần thân sau, có đơi chân Đại diện nhện nhà (Heteropoda pressula), bọ cạp (Pandinus dictador) • Lớp giáp xác (Crustacea): gồm động vật chân khớp sống biển, nước ngọt, có đơi râu, hầu hết có mấu phụ Đại diện tôm sông (Macrobrachium nipponense), cua đồng (Somaniathelphusa sinensis) - Lớp chân mơi (Chilopoda): thân dài, có nhiều chân bò Cá thể trưởng thành đốt mang chân có cặp chân Đại diện rết (Scolopendra) - Lớp chân kép (Diplopoda): gồm động vật chân khớp có thân dài, có nhiều chân để di chuyển Cơ thể trưởng thành đốt mang chân có cặp chân Đại diện chiếu (Polydesmus) - Lớp trùng (insecta = Hexapoda): gồm lồi chân khớp sống nước cạn, có đơi râu Cơ thể phân hóa thành đầu, ngực bụng, có đơi chân Gồm phân lớp: 160 + Phân lớp không cánh (Apterygota) gồm côn trùng không cánh Đại diện bọ đuôi bật (bọ bật) Lepisma + Phân lớp có cánh (Pterygota) Phân lớp chia thành nhóm nhóm biến thái khơng hồn tồn (Cánh ngồi- Exopterygota), vịng đời khơng qua giai đoạn nhộng, giai đoạn sâu non giống với trưởng thành, cánh phát triển phía bên ngồi; đại diện chuồn chuồn (Anax) Nhóm biến thái hồn tồn (Cánh trong-Endopterygota), vịng đời qua giai đoạn nhộng, giai đoạn sâu non không giống với trưởng thành, cánh phát triển bên Đại diện lồi bướm (Pieris) Lớp trùng có khoảng 850.000 lồi, thuộc 30 khác b Ý nghĩa y học kinh tế ngành chân khớp Nhiều lồi có lợi (cho sản phẩm mật ong, tơ tằm), khơng lồi có hại phá hoại trồng, đặc biệt vai trò vật trung gian truyền bệnh (vector) cho người động vật khác Điển hình bệnh sốt rét (malaria) muỗi Anopheles gây ra, bệnh Lyme, bệnh sốt chấm núi Rocky ve gây 2.6.4 Ngành thân mềm (Mollusca) Với gần 130.000 lồi (trong khoảng 35.000 lồi hố thạch), thân mềm ngành lớn thứ hai giới động vật (sau chân khớp) Thân mềm sống cạn nước, đa dạng tổ chức thể cấu tạo quan Có nhiều ý nghĩa kinh tế thực tiễn: nguồn cung cấp thực phẩm (trai, ốc, mực, sò, ), cho vật liệu quý (xà cừ, ngọc trai) Tuy nhiên, số chúng gây hại, phá hại trồng vật truyền bệnh (ốc tai, sên trần) Ngành có lớp chính: - Lớp song kinh (Amphineura) - Lớp chân bụng (Gastropoda) có đại diện là: ốc nhồi (Pila polita), bào ngư (Haliotis diversicolor), ốc sên (Achatina fulica) - Lớp mảnh vỏ (Bivalvia) với đại diện là: trai sơng (Sinanodonta jourdyi), sị huyết (Arca granosa), hến (Corbicula lamarkiana), trai ngọc (Pteria martensi) - Lớp chân đầu (Cephalopoda) có đại diện là: mực (Sepia, Loligo); bạch tuộc (Octopus), duốc biển ( Architeuthis); ốc anh vũ (Nautilus pompilius) 161 2.6.5 Ngành da gai (Echinodermata) Với khoảng 6.000 lồi cịn sống (tất biển) 20.000 lồi hố thạch, động vật da gai (gồm lớp huệ biển, biển, đuôi rắn, cầu gai hải sâm) thuộc nhóm động vật có miệng thứ sinh (Deuteros-tomia) Tổ chức cấu tạo thể đa dạng Một số loài khai thác làm thực phẩm (hải sâm, cầu gai) Ngành có lớp chính: lớp cầu gai (Echinoidea); lớp biển (Asteroidea); lớp hải sâm (Holothuroidea); lớp đuôi rắn (Ophiuroidea) lớp huệ biển (Crinoidea) 2.6.6 Ngành động vật có dây sống (Chordata) Phân ngành có xương sống (Vertebrata) Động vật dây sống, ngành động vật cuối giới động vật, bao gồm loài gần gũi quen thuộc với chúng ta: cá, ếch, nhái, bò sát, chim, thú (cả người thuộc ngành động vật này) Đa dạng cấu tạo, phong phú cách sống, 40.000 loài thuộc ngành động vật chủ nhân khắp lục địa đại dương Ngoài số đặc điểm xuất vài ngành động vật khác (cơ thể phân đốt đối xứng bên, thể xoang miệng thứ sinh) nêu đặc điểm đặc trưng cho nhóm động vật sau: - Hoặc tồn suốt sống (đối với động vật bậc thấp) hay tối thiểu giai đoạn phát triển phôi (ở động vật bậc cao); cấu tạo đặc trưng ngành dây sống (Chorda dorsalis) Dây sống có nguồn gốc nội bì, chạy dọc lưng, cấu trúc mềm dẻo vững chắc, coi trụ cột xương Ở động vật bậc cao, dây sống cốt hoá mức độ khác để tạo thành cột sống - Thần kinh trung ương gồm ống thần kinh (mà lòng ống xoang thần kinh) chạy dọc lưng, nằm phía dây sống, có nguồn gốc ngoại bì Về phía trước, ống thần kinh phình to phát triển thành não (được bọc hộp sọ sụn hay xương) - Ở hầu hết động vật dây sống (tối thiểu giai đoạn phát triển phơi) có hình thành khe mang; qua đó, khoang hầu (phần đầu ống tiêu hố) thơng với bên ngồi Đối với động vật nước, khe mang tồn suốt đời 162 Động vật dây sống phân thành phân ngành: có bao (Tunicata), đầu sống (Cephalochordata) có xương sống (Verebrata) Trong đó, động vật quen thuộc nói tới thuộc phân ngành thứ Khái quát số đặc điểm (được xem đặc điểm thích nghi tiến hoá) động vật thuộc phân ngành Vertebrata: - Bộ xương trong: Khác với động vật dây sống bậc thấp, động vật có xương sống có xương sụn hay xương, tạo thành khung vững để nâng đỡ bảo vệ thể (hộp sọ bảo vệ não bộ, khung xương sườn che chở nội tạng) Ngoài ra, xương nơi bám cơ, tuỳ theo mức độ phát triển tiến hoá động vật mà xương cốt hoá (hoá xương) Trong dây sống (không phân đốt, mềm dẻo) xuất thời kỳ phát triển phôi, giai đoạn ấu trùng động vật bậc thấp động vật bậc cao thay cột sống (phân đốt hoá xương) Các phận khác xương cốt hố, nhờ mà tính chất học xương tăng cường - Hệ thần kinh - cảm giác: Hoạt động sống phong phú đa dạng động vật có xương sống kết phát triển ngày hồn thiện mang tính chất tiến hố thích nghi hệ thống thần kinh quan cảm giác Ở động vật bậc cao, hệ thần kinh gồm hệ thống chính: hệ thần kinh trung ương hệ thần kinh ngoại biên Hệ thần kinh trung ương gồm não tuỷ sống Não từ chỗ phần phình đơn giản đầu ống thần kinh phân hoá thành phận chính: não trước (với phát triển hai bán cầu não), não trung gian, não giữa, hành tuỷ tiểu não; với xuất trung khu điều hoà hoạt động thể Tuỷ sống thực chức quan trọng: dẫn truyền xung động đến não trung khu phản xạ Từ não tuỷ sống xuất phát cặp dây thần kinh đến thụ quan giác quan thể, dây thần kinh tập hợp thành thần kinh ngoại biên Ngoài ra, giác quan phát triển: quan đường bên (nhận biết xung động áp lực nước, chuyên hoá cho lồi sống mơi trường nước); quan thính giác, thị giác, khứu giác, ngày phát triển hoàn thiện động vật bậc cao - Hệ tuần hồn kín gồm tim hệ mạch Tim chia thành ngăn (tâm thất, tâm nhĩ); hệ mạch gồm loại: động mạch (dẫn máu từ tim đến mô quan), tĩnh 163 mạch (dẫn máu tim) mao mạch (một hệ thống mạch máu nhỏ bé, thành mạch mỏng, nằm mô, nối liền động mạch tĩnh mạch, với chức thực trao đổi khí, chất dinh dưỡng sản phẩm trao đổi chất khác máu mơ) Các lồi động vật nước tim có ngăn với vịng tuần hồn Các lồi cạn (chim, thú) tim có ngăn (2 tâm thất, tâm nhĩ) vòng tuần hồn (vịng tuần hồn nhỏ máu qua phổi, vịng tuần hồn lớn máu ni thể) Trong đó, ếch nhái, bị sát có hệ tuần hồn trung gian: tim có ngăn (1 tâm thất tâm nhĩ), vịng tuần hồn khơng tách biệt rõ ràng nên máu bị pha trộn Ngoài hệ tuần hồn máu (chứa hồng cầu), động vật cịn có hệ tuần hồn khác gọi hệ bạch huyết (chứa bạch cầu) Đây hệ tuần hoàn hở (chỉ gồm mao mạch tĩnh mạch, khơng có động mạch, dùng để dẫn chất dịch tim) Chức chủ yếu hệ bạch huyết điều chỉnh nồng độ protein dịch mô hệ mao mạch, ngăn cản tiêu diệt vật lạ (chẳng hạn vi khuẩn) xâm nhập vào thể Ngoài số đặc điểm (về xương, hệ thần kinh - cảm giác, hệ tuần hoàn), hệ quan khác động vật có xương sống (hơ hấp, tiêu hoá, tiết, sinh dục ) thể đặc điểm cấu tạo chức cao hơn, hoàn thiện so với động vật khác Đây phân ngành lớn ngành dây sống (Chordata), động vật có xương sống (Vertebrata) phân thành lớp: Agnatha, Placodermi, Chondrichthyes, Osteichthyes, Amphibia, Reptilia, Aves, Mammalia Được đề cập động vật quen thuộc lớp cuối (1) Lớp cá xương (Osteichthyes) Bộ xương cốt hoá mức độ khác nhau, da có nhiều tuyến nhày phủ vảy, vây bơi phát triển, thở mang, thường có bong bóng hơi, tim có ngăn với vịng tuần hoàn; khoảng 21.000 loài Các loài thường gặp: cá chép, cá mè, cá thu (2) Lớp lưỡng cư (Amphibia) Sống nước cạn, biến nhiệt, xương xương, da trần ẩm; giai đoạn trưởng thành thở phổi da, giai đoạn ấu trùng (nòng nọc, 164 sống nước) thở mang; tim ngăn với vịng tuần hồn Khoảng 2.500 lồi Thường gặp: ếch, nhái, cóc (3) Lớp bò sát (Reptilia) Sống cạn, biến nhiệt, xương cốt hố tồn thân; thân phủ vảy sừng hay xương bì (sản phẩm biểu bì); da khô; hô hấp phổi; tim ngăn với vịng tuần hồn Khoảng 6.000 lồi Thường gặp: rắn, rùa, cá sấu, thằn lằn, tắc kè Bò sát lớp có nhiều dạng hố thạch khổng lồ: thằn lằn sấm (dài 20m, nặng 30 tấn), thằn lằn bay, khủng long (dài 15m, cao 6m) 4) Lớp chim (Aves) Bộ xương cốt hố hồn tồn, xốp có nhiều khoang khí; da mỏng, khơng chứa tuyến (trừ tuyến phao câu); hàm khơng có răng, mỏ vuốt chân sừng; tim ngăn, máu nóng, thân nhiệt tương đối ổn định (40 - 42oC) Chim nhóm động vật có cấu tạo thích nghi với hoạt động bay(chi trước biến đổi thành cánh); phân bố rộng, số lượng loài nhiều (khoảng 8.600 loài) ổ cư trú nhiều mầm bệnh loại virus, nấm Thường gặp: bồ câu, chim sẻ, gà, vịt 5) Lớp có vú (Mammalia) Gồm động vật có tổ chức thể cao nhất, đa dạng, phân bố rộng; thể phủ long mao; vỏ da có nhiều tuyến (mồ hôi, tuyến sữa, tuyến thơm); nuôi sữa; hệ thần kinh trung ương tuần hoàn phát triển hồn chỉnh, máu nóng, đẳng nhiệt Hơn 4.000 lồi chia thành phân lớp Phân lớp nguyên thú (Prototheria): thú mỏ vịt, thú lông chim Phân lớp thú thấp (Metatheria): kanguru, gấu túi, chuột túi Phân lớp thú cao (Eutheria) hay thú có (Placentalia): gồm động vật lại (trâu, bò, khỉ, vượn, cá voi ) LƯỢNG GIÁ Trình bày khác biệt thành tế bào vi khuẩn Gram(-) Gram(+) Trình bày vai trị chế bước phương pháp nhuộm Gram Trình bày chế chuyển động amip 165 Trình bày khác biệt nấm men nấm mốc Trình bày ứng dụng quan trọng giới nấm ngành công nghiệp thực phẩm ngành dược Kể tên dạng bệnh thường gặp vi nấm gây Kể tên số vector thường gặp ngành chân khớp 166 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bộ môn thực vật học, Đại học Dược Hà Nội (1995) Sinh học xã hội sinh vật tính đa dạng sống Trung tâm thư viện - thông tin, Đại học Dược Hà Nội Hoàng Đức Cự (1999) Sinh học đại cương (tập 1) NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Hồ Huỳnh Thuỳ Dương (2002) Sinh học phân tử NXB Giáo dục Nguyễn Như Hiền, Trịnh Xuân Hậu (1997) Tế bào học NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Nguyễn Như Hiền (2005) Sinh học đại cương NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Phạm Thành Hổ (2004) Di truyền học NXB Giáo dục Lê Đình Lương - Phân Cự Nhân (2003) Cơ sở di truyền học NXB Giáo dục Nguyễn Nghĩa Thìn, Vũ Trung Tạng, Lê Vũ Khơi, Nguyễn Vân Đình (1995) Sinh học xã hội sinh vật tính đa dạng sinh học Đại học Khoa học Tự nhiên Trường Đại học Y Hà nội, Bộ môn Y sinh học - Di truyền (2002) Các nguyên lý sinh học NXB Y học 10 Vũ Văn Vụ, Vũ Thanh Tâm, Hoàng Minh Tấn (1999) Sinh lý học thực vật NXB Giáo dục 11 W D Phillips, T.J Chilton (1999) Sinh học (tập 1, 2) NXB Giáo dục Tiếng Anh 12 David H Cormack (1997) Essential histology Lippincott Williams & Wilkins 13 Edward D Frohlich (1997) Rypins - Basic science review Lippincott Williams & Wilkins 14 Michael T Madigan, John M Martinko, Jack Parker (1995) Biology of Microorganisms Prentice Hall International, Inc 167 ... LƯỢNG SINH HỌC Nghiên cứu lượng sinh học lĩnh vực nghiên cứu biến đổi lượng diễn kèm với phản ứng sinh hoá thể Giống phản ứng hoá học, phản ứng sinh hố q trình một vài chất chuyển hoá thành một... Theo F Engel (1870), học thuyết tế bào ba phát kiến vĩ đại khoa học tự nhiên kỷ XIX (cùng với học thuyết tiến hoá học thuyết chuyển hoá lượng) Tế bào học trở thành khoa học thật độc lập phát... vật (Animalia) 156 CHƯƠNG SINH HỌC TẾ BÀO MỤC TIÊU BÀI HỌC Trình bày đặc điểm, cấu tạo chức thành phần có tế bào Prokaryote: thành tế bào, màng sinh chất, ribosome, thể nhân, lông,