Tổng hợp lý thuyết môn sinh lớp 12

GEN, MÃ DI TRUYỀN VÀ Q TRÌNH NHÂN ĐƠI ADN I Gen Khái niệm - Gen đoạn ADN mang thơng tin mã hố cho chuỗi pơlipeptit hay phân tử ARN - Vd: Gen Hbα mã hố chuỗi pơlipeptit α, gen tARN mã hố cho phân tử tARN Cấu trúc chung gen cấu trúc (gen mã hóa chuỗi Polipepetit) Gen cấu trúc mã hố prơtêin gồm vùng trình tự nuclêơtit: Vùng điều hịa Gen cấu trúc (gen mã hóa protein) Trang Vùng mã hóa Nhận biết liên kết ARN polimeraza → khởi động phiên mã SV nhân sơ: gen không phân mảnh (chỉ có exon) Chứa trình tự Nucleotit điều hịa trình phiên mã SV nhân thực: gen phân mảnh (đoạn exon xen kẽ đoạn intron) Vùng kết thúc Mạch gốc Mang tín hiệu kết thúc: UAA, UAG, UGA 3’ OH ’ P Vùng điều hòa Mạch bổ sung Vùng mã hóa Vùng kết thúc 5’P 3’ O H Nhớ nhanh mạch gốc: 3 ’ ôn g OH đà o điều hòa Trang khúc phân mã hóa kết thúc ’ P II Mã di truyền Khái niệm - Mã di truyền trình tự xếp nuclêôtit gen (mạch gốc) quy định trình tự xếp axit amin prơtêin Cần nhớ Mã di truyền mã ba Với loại Nu → có 43 = 64 ba (61 ba mã hóa a.amin; ba kết thúc khơng mã hóa a.min:UAA, UAG, UGA) Đặc điểm (1) Mã di truyền đọc từ điểm theo chiều 3’ → 5’, theo ba, không gối lên (2) Mã di truyền có tính phổ biến (tất lồi có chung mã di truyền, trừ vài ngoại lệ) (3) Mã di truyền có tính đặc hiệu: ba mã hóa a.amin (4) Mã di truyền có tính thối hố: aa mã hóa từ nhiều ba khác Q TRÌNH NHÂN ĐƠI ADN Sơ lược: - Thời điểm: Q trình nhân đơi ADN pha S kì trung gian - Địa điểm: Nhân tế bào (TB nhân thực); vùng nhân (TB nhân sơ) - Mục đích nhân đôi ADN tạo nên phân tử ADN để chuẩn bị bước vào trình nguyên phân tạo chia cho tế bào - Chiều tổng hợp: 5’ – 3’ Diễn biến (1) Bước 1:(Tháo xoắn phân tử ADN) -Nhờ enzim tháo xoắn, mạch phân tử ADN tách dần → chạc hình chữ Y lộ mạch khuôn (2) Bước 2:(Tổng hợp mạch ADN mới) - Enzim ADN polimeraza tổng hợp mạch nhờ mạch khuôn theo nguyên tắc bổ sung (A – T; G – X): + Mạch tổng hợp liên tục: Có mạch khn chiều 3’→ 5’ + Mạch tổng hợp ngắt qng: Có mạch khn chiều 5’→ 3’ Chúng tổng hợp theo đoạn( Okazaki) nối lại với (3) Bước 3:( phân tử ADN tạo thành) - Mỗi phân tử ADN gồm mạch: + mạch phân tử ADN ban đầu( bán bảo toàn) + mạch tổng hợp Nhân đôi ADN PHIÊN MÃ VÀ DỊCH MÃ Phiên mã Cấu trúc chức loại ARN: (1) ARN thông tin (mARN): Mạch thẳng, làm khn cho q trình dịch mã (2) ARN vận chuyển (tARN): Mỗi phân tử tARN có ba đối mã (anticôdon) đầu để liên kết với axit amin tương ứng Vận chuyển axit amin tới ribôxôm để tham gia tổng hợp chuỗi pôlipeptit (3) ARN ribôxôm( rARN): Là thành phần kết hợp với prôtêin tạo nên ribôxôm Cơ chế phiên mã: (Tổng hợp ARN ) - Phiên mã trình tổng hợp ARN mạch khuôn ADN Diễn biến (1) ARN polimeraza bám vào vùng điều hòa làm gen tháo xoắn lộ mạch gốc có chiều 3’ - 5’ bắt đầu phiên mã ARN polimeraza trượt mạch gốc theo chiều 3’=>5’ (2) mARN tổng hợp theo chiều 5’- 3’, nu mạch gốc liên kết với nu tự theo nguyên tắc bổ sung A-U, G- X, T-A, X-G (vùng gen phiên mã song đóng xoắn ngay) (3) Khi ARN polimeraza gặp tín hiệu kết thúc dừng phiên mã Một phân tử mARN giải phóng * Lưu ý: Ở sinh vật nhân thực mARN sau tổng hợp cắt bỏ đoạn Intron, nối đoạn Exon tạo thành mARN trưởng thành sẵn sằng tham gia dịch mã * Kết quả: Tạo nên phân tử mARN mang thông tin di truyền từ gen tới ribôxôm để làm khuôn tổng hợp prơtêin Dịch mã Hoạt hố axit amin: - Nhờ enzim đặc hiệu ATP axit amin hoạt hoá gắn với tARN tương ứng tạo axit amin- tARN( aa- tARN) Tổng hợp chuỗi pôlipeptit: - Ribôxôm gắn với mã mở đầu AUG Met-tARN (anticơdon UAX) bổ sung xác với cơdon mở đầu - Các aa-tARN vận chuyển axit amin tới, anticôdon tARN bổ sung với côdon mARN Enzim xúc tác hình thành liên kết peptit axit amin - Ribôxôm dịch chuyển đến côdon tiếp tiếp tục tiếp xúc với mã kết thúc (khơng có axit amin vào Riboxom) dừng dịch mã hồn tất Một chuỗi Polipeptit hình thành - Nhờ enzim đặc hiệu axit amin (Met) cắt khỏi chuỗi tạo thành chuỗi polipeptit hoàn chỉnh Sau hình thành cấu trúc bậc cao thực chức sinh học Protein - Một nhóm ribơxơm (pôlixôm) gắn với mARN giúp tăng hiệu suất tổng hợp prơtêin ĐIỀU HỒ HOẠT ĐỘNG GEN Khái niệm - Điều hoà hoạt động gen điều hoà lượng sản phẩm gen tạo tế bào đảm bảo cho hoạt động sống tế bào phù hợp với điều kiện môi trường phát triển bình thường thể Điều hịa hoạt động gen mức độ phiên mã, dịch mã, sau phiên mã - Ở sinh vật nhân sơ điều hoà hoạt động gen chủ yếu mức độ phiên mã Cấu trúc opêron Lac E.Coli Opêron gen cấu trúc liên quan chức phân bố liền có chung chế điều hịa hoạt động Cấu trúc Ơperon Lac: Z,Y,A: Là gen cấu trúc mã hóa cho enzim phân giải Lactozo O: Vùng vận hành trình tự nu đặc biệt để protein ức chế liên kết ngăn cản phiên mã P: Vùng khởi động có trình tự nu để ARN polimeraza liên kết khởi động trình phiên mã Gen điều hịa khơng nằm Operon có vai trị điều hịa hoạt động Operon Cơ chế điều hồ Hoạt động ơpêron Lac: Khi mơi trường khơng có lactơzơ: gen điều hồ tổng hợp prơtêin ức chế Prôtêin ức chế gắn vào vùng vận hành (O) → gen cấu trúc không phiên mã Khi mơi trường có lactơzơ: Lactơzơ chất cảm ứng gắn với prôtêin ức chế → prôtêin ức QUẦN THỂ SINH VẬT VÀ MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC CÁ THỂ TRONG QUẦN THỂ I QT SV trình hình thành QT SV QT SV Là 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 QT SV Các cá thể phát tán  MT  CLTN tác động  Những cá thể thích nghi  QT II Quan hệ cá thể QT SV Quan hệ hỗ trợ Là quan hệ cá thể loài nhằm hỗ trợ hoạt động sống lấy thức ăn,… - VD + Hiện tượng nối liền rễ thơng + Chó rừng thường quần tụ đàn - Ý nghĩa: Giúp QT tồn ổn định, khai thác tối ưu nguồn sống, tăng khả sống sót sinh sản Quan hệ cạnh tranh Các cá thể loài cạnh tranh hoạt động sống - VD.+ TV cạnh tranh ánh sáng + ĐV cạnh tranh thức ăn, nơi ở, bạn tình - Ý nghĩa:+ Duy trì mật độ cá thể phù hợp QT + Đảm bảo thúc đẩy QT phát triển CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA QUẦN THỂ SINH VẬT I Tỉ lệ giới tính (đặc trưng quan trọng nhất) Tỉ lệ giới tính tỉ lệ số lượng cá thể đực QT - Tỉ lệ giới tính thay đổi chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố : MT sống, mùa sinh sản, sinh lý - Tỉ lệ giới tính QT đặc trưng quan trọng đảm bảo hiệu sinh sản QT điều kiện MT thay đổi II Nhóm tuổi - Có nhiều cách phân chia : Nhóm tuổi trước sinh sản, nhóm tuổi sinh sản nhóm tuổi sau sinh sản Tuổi sinh lý thời gian sống đạt tới cá thể QT Tuổi sinh thái thời gian sống thực tế cá thể Tuổi QT tuổi bình quân cá thể QT 34 III Sự phân bố cá thể QT - Có kiểu phân bố với ý nghĩa cụ thể sau: + Phân bố nhóm : Các cá thể hỗ trợ chống lại điều kiện bất lợi - MT + Phân bố đồng điều : Làm giảm mức độ canh tranh cá thể QT + Phân bố ngẫu nhiên : SV tận dụng nguồn sống tiềm tàng MT IV Mật độ cá thể QT - Mật độ cá thể QT số lượng cá thể đơn vị diện tích hay thể tích QT - Mật độ cá thể QT có ảnh hưởng tới mức độ sử dụng nguồn sống MT, tới khả sinh sản tử vong cá thể V Kích thước QT SV Kích thước tối thiểu kích thước tối đa Kích thước của QT số lượng cá thể (hoặc khối lượng hay lượng tích lũy cá thể) phân bố khoảng khơng gian QT Ví dụ: QT voi 25 con, QT gà rừng 200 - Kích thước tối thiểu số lượng cá thể mà QT cần có để trì phát triển - Kích thước tối đa giới hạn cuối số lượng mà QT đạt được, phù hợp với khả cung cấp nguồn sống MT Những nhân tố ảnh hưởng tới kích thước QT SV a Mức độ sinh sản QT Là số lượng cá thể QT sinh đơn vị thời gian b Mức tử vong QT Là số lượng cá thể QT bị chết đơn vị thời gian c Phát tán cá thể QT Phát tán xuất cư nhập cư - Xuất cư tượng số cá thể rời bỏQT đến nơi sống - Nhập cư tượng số cá thể nằm QT chuyển tới sống QT VI Tăng trưởng QT - Điều kiện MT thuận lợi: Tăng trưởng theo tiềm sinh học (đường cong tăng trưởng hình chữ J) - Điều kiện MT khơng hồn tồn thuận lợi: Tăng trưởng QT giảm (đường cong tăng trưởng hình chữ S) VII Tăng trưởng QT người - Dân số giới tăng trưởng liên tục suốt trình phát triển lịch sử - Dân số tăng nhanh nguyên nhân chủ yếu làm cho chất lượng MT giảm sút  ảnh hưởng đến chất lượng sống người 35 BIẾN ĐỘNG SỐ LƯỢNG CÁ THỂ CỦA QUẦN THỂ SINH VẬT I Biến động số lượng cá thể Biến động số lượng cá thể QT tăng giảm số lượng cá thể Biến động theo chu kì Là biến động xảy thay đổi có chu kì điều kiện MT Biến động số lượng không theo chu kì Là biến động xảy thay đổi bất thường MT tự nhiên hay hoạt động khai thác tài nguyên mức người gây nên II Nguyên nhân gây biến động điều chỉnh số lượng cá thể QT Nguyên nhân gây biến động số lượng cá thể QT a Do thay đổi nhân tố sinh thái vơ sinh (khí hậu, thổ nhưỡng) - Nhóm nhân tố vô sinh tác động trực tiếp lên SV mà không phụ thuộc vào mật độ cá thể QT nên cịn gọi nhóm nhân tố khơng phụ thuộc mật độ QT b Do thay đổi nhân tố sinh thái hữu sinh (cạnh tranh cá thể đàn,kẻ thù ăn thịt) - Nhóm nhân tố hữu sinh bị chi phối mật độ cá thể QT nên gọi nhóm nhân tố sinh thái phụ thuộc mật độ QT Sự điều chỉnh số lượng cá thể QT - QT sống MT xác định ln có xu hướng tự điều chỉnh số lượng cá thể cách làm giảm làm tăng số lượng cá thể QT - Điều kiện sống thuận lợi  QT tăng mức sinh sản + nhiều cá thể nhập cư tới  kích thước QT tăng - Điều kiện sống không thuận lợi  QT giảm mức sinh sản + nhiều cá thể xuất cư  kích thước QT giảm Trạng thái cân QT Trạng thái cân QT trạng thái số lượng cá thể ổn định phù hợp với khả cung cấp nguồn sống MT QUẦN XÃ SINH VẬT VÀ MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA QUẦN XÃ I Khái niệm quần xã SV Quần xã SV tập hợp QT SV thuộc nhiều loài khác nhau, sống không gian thời gian định - Các SV quần xã gắn bó với thể thống quần xã có cấu trúc tương đối ổn định II Một số số đặc trưng quần xã Đặc trưng thành phần loài quần xã Thể qua: 36 a Số lượng loài số lượng cá thể loài: mức độ đa dạng quần xã, biểu thị biến động, ổn định hay suy thoái quần xã b Loài ưu loài đặc trưng - Lồi ưu lồi có số lượng cá thể nhiều, sinh khối lớn hoạt động chúng mạnh - Loài đặc trưng loài có quần xã lồi có số lượng nhiều hẳn lồi khác quần xã Đặc trưng phân bố cá thể khơng gian quần xã Có kiểu phân bố: - Phân bố theo chiều thẳng đứng - Phân bố theo chiều ngang Tuỳ thuộc vào nhu cầu sống loài giúp giảm bớt mức độ cạnh tranh, tận dụng nguồn sống III Quan hệ loài quần xã Các mối quan hệ sinh thái (Nghiên cứu bảng 40 SGK) - Quan hệ hỗ trợ : đem lại lợi ích khơng có hại cho loài khác Gồm mối quan hệ: Cộng sinh, hội sinh, hợp tác - Quan hệ đối kháng : quan hệ bên loài lợi bên loài bị hại, gồm mối quan hệ : Cạnh tranh, ký sinh, ức chế - cảm nhiễm, SV ăn SV khác Hiện tượng khống chế sinh học Khống chế sinh học tượng số lượng cá thể loài bị khống chế mức định không tăng giảm thấp tác động mối quan hệ hỗ trợ đối kháng loài quần xã DIỄN THẾ SINH THÁI I Khái niệm diễn sinh thái Diễn sinh thái trình biến đổi quần xã qua giai đoạn, tương ứng với biến đổi MT II Các loại diễn sinh thái Diễn nguyên sinh Diễn nguyên sinh diễn khởi đầu từ MT chưa có SV - Quá trình diễn diễn theo giai đoạn sau: + Giai đoạn tiên phong : Hình thành quần xã tiên phong + Giai đoạn : Hiai đoạn hỗn hợp, gồm quần xã thay đổi + Giai đoạn cuối : Hình thành quần xã ổn định Diễn thứ sinh Diễn thứ sinh diễn xuất MT có quần xã SV sống - Quá trình diễn diễn theo sơ đồ sau: + Giai đoạn đầu: Giai đoạn quần xã ổn định + Giai đoạn giữa: Giai đoạn gồm quần xã thay đổi + Giai đoạn cuối: Hình thành quần xã ổn đinh khác quần xã bị suy thoái 37 III Nguyên nhân gây diễn Nguyên nhân bên : Do tác động mạnh mẽ ngoại cảnh lên quần xã Nguyên nhân bên : cạnh trang gay gắt loài quần xã IV Tầm quan trọng việc nghiên cứu diễn sinh thái Giúp: - Khai thác hợp lí tài nguyên thiên nhiên - Khắc phục biến đổi bất lợi MT HỆ SINH THÁI I Khái niệm hệ sinh thái Hệ sinh thái bao gồm quần xã SV sinh cảnh quần xã VD Hệ sinh thái ao, hồ, đồng ruộng, rừng…… Hệ sinh thái hệ thống sinh học hoàn chỉnh tương đối ổn định nhờ SV tác động lẫn đồng thời tác động qua lại với thành phần vô sinh II Các thành phấn cấu trúc hệ sinh thái Gồm có thành phần : Thành phần vô sinh (sinh cảnh ) + Các yếu tố khí hậu + Các yếu tố thổ nhưỡng + Nước xác SV MT Thành phần hữu sinh (quần xã SV ) Tuỳ theo chức dinh dưỡng hệ sinh thái chúng xếp thành nhóm: + SV sản xuất: TV … + SV tiêu thụ: ĐV … + SV phân giải:Vi SV, nấm, giun đất … III Các kiểu hệ sinh thái Trái Đất Gồm hệ sinh thái tự nhiên hệ sinh thái nhân tạo Hệ sinh thái tự nhiên Hệ sinh thái cạn Hệ sinh thái nước Hệ sinh thái nước Hệ sinh thái nước mặn Hệ sinh thái nhân tạo Hệ sinh thái nhân tạo đóng góp vai trị quan trọng sống người người phải biết sử dụng cải tạo1 cách hợp lí Hệ sinh thái nhân tạo người có bổ sung số yếu tố để hệ sinh thái tồn tại, phát triển B BỔ SUNG Hệ sinh thái nhân tạo có độ đa dạng thấp so với hệ sinh thái tự nhiên 38 TRAO ĐỔI VẬT CHẤT TRONG HỆ SINH THÁI I Trao đổi vật chất quần xã SV Chuỗi thức ăn - Một chuỗi thức ăn gồm nhiều lồi có quan hệ dinh dưỡng với loài mắt xích chuỗi - Trong chuỗi thức ăn, mắt xích vừa có nguồn thức ăn mắt xích phía trước, vừa nguồn thức ăn mắt xích phía sau - Trong hệ sinh thái có hai loại chuỗi thức ăn: + Chuỗi thức ăn gồm SV tự dưỡng, sau đến ĐV ăn SV tự dưỡng tiếp ĐV ăn ĐV VD Ngô → chuột → cú mèo → VSV + Chuỗi thức ăn gồm SV phân giải mùn bã hữu cơ, sau đến loài ĐV ăn SV phân giải tiếp ĐV ăn ĐV VD Giun đất → lươn → cá → VSV Lưới thức ăn - Lưới thức ăn gồm nhiều chuỗi thức ăn có nhiều mắt xích chung - Quần xã SV đa dạng thành phần lồi lưới thức ăn quần xã phức tạp Bậc dinh dưỡng Tập hợp lồi SV có mức dinh dưỡng hợp thành bậc dinh dưỡng - Trong quần xã có nhiều bậc dinh dưỡng: + Bậc dinh dưỡng cấp (SV sản xuất, SV phân giải) + Bậc dinh dưỡng cấp (SV tiêu thụ bậc 1) + Bậc dinh dưỡng cấp (SV tiêu thụ bậc 2) ………………………………………………… II Tháp sinh thái Tháp sinh thái bao gồm nhiều hình chữ nhật xếp chồng lên nhau, hình chữ nhật có chiều cao nhau, cịn chiều dài khác biểu thị độ lớn bậc dinh dưỡng - Ý nghĩa : Để xem xét mức độ dinh dưỡng bậc dinh dưỡng toàn quần xã - Có ba loại tháp sinh thái : tháp số lượng, tháp sinh khối, tháp lượng (chính xác nhất) CHU TRÌNH SINH ĐỊA HĨA VÀ SINH QUYỂN I Trao đổi vật chất qua chu trình sinh địa hóa Chu trình sinh địa hố chu trình trao đổi chất tự nhiên - Một chu trình sinh địa hố gồm có phần: tổng hợp chất, tuần hoàn vật chất tự nhiên, phân giải lắng đọng phần vật chất đất, nước II Một số chu trình sinh địa hố O2, CO2, H2O, SV tự dưỡng (trong MT) SV phân giải SV dị dưỡng Hợp chất hữu (Protêin,gluxit,lipit) 39 Chu trình cacbon - Cacbon vào chu trình dạng cabon điôxit (CO2) - TV lấy CO2 để tạo chất hữu thông qua quang hợp - Khi sử dụng phân hủy hợp chất chứa cacbon, SV trả lại CO2 nước cho MT - Nồng độ khí CO2 bầu khí tăng gây thiên tai Trái Đất Chu trình nitơ - TV hấp thụ nitơ dạng muối amôn (NH 4+) nitrat (NO3-) - Các muối hình thành tự nhiên đường vật lí, hóa học sinh học - Nitơ từ xác SV trở lại MT đất, nước thông qua hoạt động phân giải chất hữu vi khuẩn, nấm,… - Hoạt động phản nitrat vi khuẩn trả lại lượng nitơ phân tử cho đất, nước bầu khí Chu trình nước - Nước mưa rơi xuống đất, phần thấm xuống mạch nước ngầm, phần tích lũy sông , suối, ao , hồ,… - Nước mưa trở lại bầu khí dạng nước thơng qua hoạt động thoát nước bốc nước mặt đất III Sinh Khái niệm sinh Sinh toàn SV sống lớp đất, nước khơng khí trái đất Các khu sinh học sinh Tập hợp hệ sinh thái tương tự địa lý, khí hậu SV làm thành khu sinh học (biơm) Có khu sinh học chủ yếu: - Khu sinh học cạn: đồng rêu đới lạnh, rừng thông phương Bắc - Khu sinh học nước ngọt: khu nước đứng khu nước chảy - Khu sinh học biển: + Theo chiều thẳng đứng: SV nổi, ĐV đáy, + Theo chiều ngang: vùng ven bờ vùng khơi DÕNG NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ SINH THÁI I Dòng lượng hệ sinh thái Phân bố lượng trái đất - Mặt trời nguồn cung cấp lượng chủ yếu cho sống Trái Đất - SV sản xuất sử dụng tia sáng nhìn thấy(50% xạ) cho quang hợp - Quang hợp sử dụng khoảng 0,2-0,5% tổng lượng xạ để tổng hợp chất hữu Dòng lượng hệ sinh thái - Trong hệ sinh thái lượng truyền chiều từ SVSX qua bậc dinh dưỡng, tới MT Vật chất trao đổi qua chu trình sinh địa hóa - Càng lên bậc dinh dưỡng cao lượng giảm (theo quy luật hình tháp sinh thái) 40 ... polimeraza tổng hợp mạch nhờ mạch khuôn theo nguyên tắc bổ sung (A – T; G – X): + Mạch tổng hợp liên tục: Có mạch khn chiều 3’→ 5’ + Mạch tổng hợp ngắt qng: Có mạch khn chiều 5’→ 3’ Chúng tổng hợp theo... ribôxôm để tham gia tổng hợp chuỗi pôlipeptit (3) ARN ribôxôm( rARN): Là thành phần kết hợp với prôtêin tạo nên ribôxôm Cơ chế phiên mã: (Tổng hợp ARN ) - Phiên mã trình tổng hợp ARN mạch khuôn... ngồi: tác nhân vật lý (tia phóng xạ, tia tử ngoại…), hoá học (các hoá chất 5BU, NMS…) hay sinh học(1 số virut…) - Bên trong: rối loạn q trình sinh lí hóa sinh tế bào III Cơ chế phát sinh đột biến