Mở đầu kiến thức cơ bản môn sinh học

• Sinh học có nhiều nhánh nghiên cứu: phân loại học, hình thái học, vi sinh học, động vật học, thực vật học, cổ sinh vật học, sinh lý học, sinh học thần kinh, sinh học phóng xạ, sinh học

ĐHQG TP HỐ CHÍ MINH

Khoa Y

Sinh học đại cương

Giới thiệu những vấn đề cơ bản và hiện đại của sinh học.

Nội dung (Sinh học đại cương)

Mở đầu

Phần 1 Cơ sở hóa học của sự sống

Phần 2 Sinh học tế bào

Phần 3 Sinh học di truyền và phân tử

Phần 4 Tiến hóa và đa dạng sinh học

Phần 5 Hình thái và chức năng thực vật Phần 6 Hình thái và chức năng động vật Phần 7 Sinh thái học

Kết luận

Tham khảo

• ° Theo đề cương

• ° Bùi Trang Việt, Sinh học tế bào, Nxb ĐHQG

• ° Bùi Trang Việt, Trắc nghiệm Sinh học tế bào,

Ch ươ ng 1 Nh ng khái ni m c n b n c a sinh ữ ệ ă ả ủ

h c ọ

• 1 Các đặc tính căn bản của sinh vật

• 2 Một số khái niệm căn bản về sự sống

• 3 M t s dạng sống đặc biệt ộ ố

• 4 Tiếp cận sự sống bằng phương pháp khoa học

1 Các đặc tính căn bản của sinh vật

Định nghĩa:

° Sinh học là môn học nghiên cứu về sự sống

° Thực vật và động vật đều là sinh vật, tức là vật có sự sống Nhưng sự sống là gì?

° “Sự sống là cái mà sinh vật có khi đang sống”.

Ba đặc tính căn bản:

° Được tạo bởi tế bào

° Có DNA là vật liệu di truyền

° Có khả năng tiến hành các phản ứng hóa học trong tế bào

• Sinh học có nhiều nhánh nghiên cứu: phân loại học, hình thái học, vi sinh học, động vật học, thực vật học, cổ sinh vật học, sinh lý

học, sinh học thần kinh, sinh học phóng xạ, sinh học xã hội, sinh hóa học, di truyền học, sinh thái học, sinh học tế bào (hay tế bào

học), sinh học phân tử…

• Tế bào học (hay sinh học tế bào) nghiên cứu về cấu trúc và chức năng của tế bào.

• 2 Một số khái niệm căn bản về sự sống

• (1) Lý thuyết trung tâm của sinh học phân tử

∀ • Mendel (1866): đơn vị qui định các đặc tính di

truyền, tức các gen

∀ • Garrod (1909): gen điều khiển kiểu hình qua enzym

∀ • Beadle và Tatum (1940): “một gen - một enzym”

(ngày nay, ta nói: “một gen - một protein” hay “một gen - một polypeptid”)

∀ • Watson và Crick (1953): cấu trúc DNA

∀ • Crick, 1958: Thông tin di truyền trong chuỗi DNA,

qua sao mã và dịch mã, được chuyển thành trình tự

acid amin của protein (lý thuyết trung tâm của SHPT)

Dòng thông tin di truyền theo lý thuyết trung tâm của sinh học phân tử

• (2) Học thuyết tế bào

• (Schleiden & Schwan, 1839)

• °Schleiden (1838): “Tế bào là đơn vị sống căn

bản của mọi cấu trúc thực vật”

• °Schwan (1839): “Tế bào là đơn vị cấu trúc

căn bản của mọi sinh vật”.

• 1839, Sinh học tế bào ra đời theo qui ước

• ° Virchow (1855): “Mọi tế bào đều sinh ra từ tế

bào”

• ° Ngày nay: “Tế bào là đơn vị cấu trúc và chức

năng căn bản của mọi sinh vật sống”

• Theo học thuyết tế bào (ở các dạng phát biểu

khác nhau), hoạt động của một cá thể tùy vào

hoạt động riêng rẽ và hợp tác của các tế bào

thành viên; không có phân tử nào (kể cả DNA) tự sống còn ngoài tế bào.

• (3) Các kiểu tế bào sống căn bản

∀ • Tế bào tiền hạch và tế bào chân hạch

• Tế bào chân hạch có nhân với bao nhân (hai

màng), hệ thống sợi bộ xương tế bào phức tạp và nhiều bào quan có màng (mạng nội

chất, ti thể, lysosom ), trong khi tế bào tiền hạch không có các bào quan này.

B, Tế bào động vật

A, Tế bào vi

khuẩn

Theo một số tác

giả, mesosome

(chỗ lõm vào

trong của màng)

có hoạt động như

ti thể, nhưng thực

ra được sinh ra do

sự cố định mẫu để

quan sát bởi EM)

∀ • Tế bào thể hệ và tế bào dục hệ

• Ở động vật, hợp tử (2n) qua nguyên phân để cho

mọi tế bào trong cơ thể trưởng thành Cơ thể đa bào gồm hai phần : thể hệ và dục hệ

• Thể hệ (soma, cơ thể) chỉ toàn bộ các dòng tế

bào cơ thể hay tế bào thể hệ chứa cùng thông tin

di truyền, nên có tính toàn năng như hợp tử

• Dục hệ (germen) chỉ dòng tế bào giao tử hay tế bào sinh dục có thể được truyền qua các thế hệ sinh vật.

∀ • Tế bào gốc và tế bào mầm

• Các tế bào không dành để tạo giao tử được gọi là tế bào thể hệ (somatic cells)

• Các tế bào sẽ qua giảm phân để sinh giao tử xuất

hiện sớm trong sự phát triển, và được gọi là tế

bào mầm (germ-line cells), hay tế bào mầm sinh giao tử (gamete-producing germ-line cells)

• Tế bào thể hệ và tế bào mầm đều 2n, nhưng tế

bào thể hệ qua nguyên phần để tạo các tế bào

con 2n (giống nhau về mặt di truyền), trong khi các tế bào mầm qua giảm phân để cho các giao tử n (có thể truền qua các thế hệ).

• Tế bào gốc (stem cell): tế bào tương đối chưa phân hóa trong mô động vật, có khả năng

phân chia để sinh ra các tế bào phân hóa hơn trong mô.

• Phân biệt:

• Tế bào mầm (germ-line cells): tế bào qua

giảm phân để sinh các giao tử.

• Tinh nguyên bào (germ cells, spermatogonia): các tế bào qua giảm phân để trở thành giao tử đực trưởng thành (sperm)

(4) Các giới sinh vật

* Monera (vi khuẩn, nhân sơ)

* Protista (sinh vật nguyên sinh)

* Plantae (thực vật)

* Fungi (nấm)

* Animalia (động vật)

Các hệ thống phân loại thông dụng hiện nay:

• Monera, hay Prokaryota (giới Nhân sơ), gồm hai giới: vi khuẩn thực (vi khuẩn) và cổ

vi khuẩn → sáu giới (six-kingdom system).

• Hệ thống ba-nhóm (three-domain system):

Vi khuẩn, Cổ vi khuẩn và Nhân thực.

• Thực vật bao gồm tảo lục, gọi chung là giới thực vật xanh (green plant kingdom, Viridiplantae).

Cổ vi khuẩn không nhất thiết là cổ hơn vi khuẩn !

• (5) Các mức độ của sự sống

• (1) Hệ sinh thái

• (6) Liên hệ cấu trúc - chức năng

• Mỗi cấu trúc (hình thái) đều có chức năng.

• ° Tế bào thần kinh dài → luồng thần kinh

• ° Hồng cầu nhỏ → qua mạch máu nhỏ

•Tế bào thần kinh chuột •Tế bào máu đỏ người

(7) Liên hệ tiến hóa của các dạng sống

Hình thành trong quá trình tiến hóa theo cơ chế chọn lọc tự nhiên (Darwin, 1859)

“Có sợi chỉ vô hình ràng buộc mọi dạng sống.”

Lamarck (1744-1829), người đầu tiên đề

nghị và giải thích sự “tiến hóa” theo quan điểm: các đặc điểm kiểu hình tập nhiễm

được truyền cho con cháu (hươu cao cổ).

Sau chuyến du hành trên biển, Darwin xuất bản quyển “Về nguồn gốc của loài qua chọn lọc tự nhiên” (1859).

Các nhà sinh học tiến hóa dùng thuật ngữ

“ tiến hóa ” (evolution) cho nhóm từ “ truyền cùng với biến đổi ” (descent with modification) theo cách diễn đạt của Darwin

Quan điểm Darwin:

♦ Chọn lọc tự nhiên là cơ chế của sự tiến

hóa.

♦ Chọn lọc tự nhiên “chọn lọc” (nghĩa là

“biên tập”, không “sáng tạo”) các biến dị di truyền phù hợp, và do đó “chọn lọc” kiểu gen phù hợp

♦ Chỉ những sinh vật thích nghi với môi

trường mới có thể sống còn và truyền các đặc điểm di truyền qua nhiều thế hệ

Cây phát sinh chủng loại từ một tổ tiên chung (A)

và từ một quần xã tổ tiên chung với các tế bào

nguyên thủy (B, theo Smets and Barkay, 2005)

là một mạng

lưới đan kết.

• 3 M t s dạng sống đặc biệt ộ ố

• ° Virus: DNA (RNA) + vỏ protein

• - Phage = virus của vi khuẩn

• - Virion = virus ở ngoài tế bào

° Prion (proin)

= Protein nhỏ gây bệnh “bò điên” ở Anh

° Viroid: vòng RNA tự bổ sung,

gây bệnh ở thực vật (khoai tây)

• Prion được Prusiner (Nobel 1997) phát hiện vào

1982, là một protein nhỏ, gây bệnh ở hệ thần

kinh trung ương và gây chết, nghiêm trọng nhất là bệnh “bò điên” (BSE)

• Một gen người mã hóa một protein prion nội

sinh: PrP c (c, cellular).

• Protein prion nhiễm: PrP Sc (scrapie: bệnh do prion

ở cừu) có cùng PM với PrP c

• Giả thuyết: PrP c + PrP Sc → PrP c -PrP Sc →

• PrP Sc -PrP Sc → PrP Sc + PrP Sc → …

• 4 Tiếp cận sự sống bằng phương pháp khoa học

• Các nhà khoa học ở thế kỷ 17-18 dùng phương pháp khoa học năm bước để tìm hiểu nguồn gốc của sự sống:

• Quan sát: Cỏ dại mọc nhiều trên đất ẩm, lươn sống trong bùn…

• Câu hỏi: Sự sống được sinh ra từ đâu?

• Giả thuyết: Sinh vật phải từ sinh vật, không thể tự sinh (Pasteur).

• Dự đoán: Nếu diệt mọi mầm sống thì không có môi trường nào tự sinh sinh vật.

• Thí nghiệm:

• Thí nghiệm của Pasteur: Nếu đun sôi và đậy kín bình, môi trường dinh dưỡng trong suốt, không hư hỏng Kết quả tương tự như khi dùng bình cổ dài và cong