Tổng hợp lý thuyết chương trình sinh học 12 cơ bản. Tóm tắt kiến thức trong sách giáo khoa, mở rộng một số vấn đề, các mục lưu ý mà học sinh thường mắc sai lầm. Kiến thức cơ bản đầy đủ, bám sát chương trình và sát với đề thi THPT Quốc Gia.
TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH 12 Gv Phan Thanh Huy _THPT Nguyễn Du Chƣơng 1: CƠ CHẾ DI TRUYỀN VÀ BIẾN DỊ § 1: GEN, MÃ DI TRUYỀN VÀ QUÁ TRÌNH NHÂN ĐƠI ADN I Khái niệm gen - Gen đoạn ADN mang thơng tin mã hố cho chuỗi pôlipeptit hay phân tử ARN - Vd: Gen Hb mã hố chuỗi pơlipeptit , gen tARN mã hoá cho phân tử vận chuyển, II Mã di truyền Khái niệm - Mã di truyền trình tự xếp nuclêôtit gen (mạch gốc) quy định trình tự xếp axit amin prơtêin Bảng mã di truyền có 64 ba Với loại nucleotit: A, U, G, X tạo nên 43 = 64 ba 61 ba mã hóa cho axit amin, AUG ba mở đầu + SV nhân sơ: AUG mã hóa cho axit amin Foocmin metionin + SV nhân thực: AUG mã hóa cho axit amin Metionin ba không mã hóa axit amin (3 ba kết thúc: UAA, UAG, UGA) Đặc điểm (1) MDT đọc từ điểm theo chiều 5’ → 3’, theo ba, khơng 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 (một mã một) Vd: Bộ ba GXA mã hóa axit amin Alanin (4) Mã di truyền có tính thối hố: nhiều ba mã hóa cho axit amin (nhiều mã một) trừ AUG mã hóa axit amin Metionin UGG mã hóa cho Trytophan Vd: ba: GXA, GXU, GXG, GXX mã hóa cho axit amin Alanin III Q trình nhân đơi ADN Nhân đôi ADN Đặc điểm - Thời điểm: pha S kì trung gian - Vị trí: + Tế bào nhân thực: nhân tế bào bào (AND nhân), tế bào chất (AND ti thể, lục lạp) + Tế bào nhân sơ: tế bào chất - Chiều tổng hợp: 5’ – 3’ - Hai mạch làm khn (mạch gốc có chiều 3’ → 5’) - Mục đích: chuẩn bị cho phân bào (nguyên phân giảm phân) Diễn biến (1) Bước 1: (Tháo xoắn phân tử ADN): Nhờ enzim tháo xoắn làm đứt liên kết hidro mạch => phân tử ADN tháo xoắn mạch đơn tách dần hình thành nên chạc hình chữ Y để lộ mạch khuôn TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH 12 Gv Phan Thanh Huy _THPT Nguyễn Du (2) Bước 2:(Tổng hợp mạch ADN mới): Enzim ADN-polimeraza trƣợt mạch gốc theo chiều 3’ – 5’ mạch gốc tiến hành tổng hợp mạch theo chiều 5’ → 3’: + Trên mạch khn có chiều 3’ → 5’: mạch bổ sung tổng hợp liên tục theo nguyên tắc bổ sung (A – T; G- X) + Trên mạch khuôn 5’ → 3’: mạch bổ sung tổng hợp ngắt quãng tạo nên đoạn ngắn (đoạn Okazaki), sau nối lại với enzim nối ligaza (3) Bước 3: (2 phân tử ADN tạo thành): Mỗi phân tử ADN gồm mạch: mạch phân tử ADN ban đầu mạch tổng hợp (nguyên tắc bán bảo tồn) * Lưu ý: Vai trò enzim AND polimeraza q trình nhân đơi AND lắp ráp nucleotit tự theo nguyên tắc bổ sung với mạch khuôn AND Dựa theo nguyên tắc nhân đôi AND, người ta đề xuất phương pháp nhân đơi đoạn AND ống nghiệm thành vơ số thời gian ngắn phục vụ cho nghiên cứu ứng dụng thực tiễn ( Phương pháp PCR) ………………… ………………… §2: PHIÊN MÃ VÀ DỊCH MÃ I Phiên mã Cấu trúc chức loại ARN (1) ARN thơng tin (mARN): Mạch thẳng, làm khn cho q trình dịch mã (2) ARN vận chuyển (tARN): Mỗi phân tử tARN có ba đối mã (anticơdon) đầu để liên kết với axit amin tương ứng Vận chuyển axit amin tới ribôxôm để tham gia tổng hợp chuỗi pôlipeptit Lưu ý: axit amin gắn vào đầu 3’OH tARN, tARN đóng vai trò người phiên dịch (3) ARN ribôxôm( rARN): Là thành phần kết hợp với prôtêin tạo nên ribôxôm Lưu ý: Trong tế bào, hàm lượng rARN cao mARN thấp (vì rARN có cấu trúc xoắn cục hình thành nhiều liên kết hidro định tính bền vững chúng Ngược lại, mARN có cấu trúc mạch thẳng => liên kết hidro thấp nên tính bền vững thấp) Cơ chế phiên mã: (Tổng hợp ARN ): Phiên mã trình tổng hợp ARN mạch khuôn ADN Đặc điểm - Sử dụng mạch AND để làm khuôn (gọi mạch gốc có chiều 3’ – 5’) - Enzim: ARN polimeraza (từ polimera có nghĩa tổng hợp) TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH 12 Gv Phan Thanh Huy _THPT Nguyễn Du - Nguyên tắc bổ sung: A – U, G – X - Vị trí + Tế bào nhân thực: Xảy bên nhân (AND nhân) xảy tế bào chất (ADN ti thể lục lạp) + Tế bào nhân sơ: xảy tế bào chất 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 vị trí đặc hiệu (2) ARN polimeraza trượt mạch gốc theo chiều 3’=>5’ tổng hợp nên phân tử mARN theo chiều 5’- 3’ theo nguyên tắc bổ sung : A-U, G- X, T-A, X-G (3) Khi enzim ARN polimeraza di chuyển tới cuối gen, gặp tín hiệu kết thúc dừng phiên mã phân tử mARN giải phóng (vùng gen phiên mã song đóng xoắn ngay) * Lưu ý: Ở sinh vật nhân sơ, kết thúc trình phiên mã tạo nên mARN hoàn thiện dùng trực tiếp để tiến hành trình dịch mã tế bào chất (Vì gen sinh vật nhân sơ có đoạn exon – mã hóa cho axit amin) Ở sinh vật nhân thực, kết thúc trình phiên mã tạo nên tiền mARN (trong nhân tế bào) Sau đó, tiền mARN chui khỏi màng nhân đến tế bào chất để cắt bỏ đoạn Intron, nối đoạn Exon tạo thành mARN trưởng thành làm nguyên liệu cho trình dịch mã Enzim ARN polimeraza vừa làm chức tháo xoắn, vừa làm chức tổng hợp ARN Phiên mã sinh vật nhân sơ Phiên mã sinh vật nhân thực Kết - Tạo nên phân tử mARN dùng làm khuôn để tham gia dịch mã - Tùy theo nhu cầu tế bào mà số lượng mARN tạo nhiều hay Lưu ý: Các gen NST khác tế bào thường có số lần nhân đơi giống số lần phiên mã khác Vì: NST tế bào đồng loạt nhân đôi nên gen nhân đơi để có đủ ngun liệu chia cho tế bào con, gen có số lần nhân đơi Các gen khác có số lần phiên mã khác tùy vào nhu cầu tế bào II Dịch mã Hoạt hoá axit amin: Nhờ enzim đặc hiệu lượng ATP, axit amin hoạt hoá gắn với tARN tương ứng tạo phức hợp axit amin- tARN( aa- tARN) (axit amin gói hàng bốc lên xe tARN để chở đến bãi đổ xe mARN) TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH 12 Gv Phan Thanh Huy _THPT Nguyễn Du Tổng hợp chuỗi pôlipeptit a) Mở đầu - Tiểu đơn vị bé ribôxôm gắn với mARN vị trí nhận biết đặc hiệu (gần côđôn mỡ đầu AUG) - Bộ ba đối mã Met- tARN bổ sung xác với codon mở đầu (AUG) mARN - Tiểu đơn vị lớn riboxom gắn vào tiểu đơn vị bé tạo thành ribơxơm hồn chỉnh b Kéo dài chuỗi polipeptit aa1 - tARN tiến vào ribơxơm (đối mã khớp với mã thứ mARN theo nguyên tắc bổ sung), liên kết peptit hình thành axit amin mở đầu với axit amin thứ Ribôxôm chuyển dịch sang ba thứ 2, tARN vận chuyển axit amin mở đầu giải phóng Tiếp theo, phức hợp aa2 - tARN tiến vào ribơxơm (đối mã khớp với ba thứ hai mARN theo nguyên tắc bổ sung), hình thành liên kết peptit axit amin thứ axit amin thứ hai Ribôxôm chuyển dịch đến ba thứ ba, tARN vận chuyển axit amin thứ giải phóng Q trình tiếp tục đến ba tiếp giáp với ba kết thúc phân tử mARN c Kết thúc : Khi ribôxôm chuyển dịch sang ba kết thúc trình dịch mã dừng lại, tiểu phần ribôxôm tách Một enzim đặc hiệu loại bỏ axit amin mở đầu giải phóng chuỗi pơlipeptit hồn chỉnh Lưu ý: Trong q trình dịch mã, có tham gia nhiều riboxom gọi poliriboxom (polixom) giúp tăng hiệu suất tổng hợp protein Khi Riboxom di chuyển vào ba kết thúc, tARN khơng mang axit amin vào ba kết thúc khơng mã hóa cho axit amin Q trình dịch mã Tóm lại: (1) Vật liệu di truyền AND truyền cho đời sau thông qua chế nhân đôi AND (2) Thông tin di truyền AND biểu thành tính trạng thể thông qua: Phiên mã tạo mARN, dịch mã tạo protein từ protein biểu thành tính trạng ………………… ………………… TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH 12 Gv Phan Thanh Huy _THPT Nguyễn Du §3: 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 * Các mức độ điều hòa hoạt động gen - Điều hòa phiên mã: điều hòa số lượng mARN tổng hợp tế bào - Điều hòa dịch mã: điều hòa lượng protein tạo - Điều hòa sau dịch mã: làm biến đổi protein sau tổng hợp Ở sinh vật nhân sơ: điều hoà hoạt động gen chủ yếu mức độ phiên mã Cấu trúc opêron Lac E.Coli F Jacop J Mono phát chế điều hòa qua operon vi khuẩn đường ruột (E.coli) nhận giải thưởng Noben Opêron gen cấu trúc liên quan chức phân bố liền có chung chế điều hòa hoạt động Cấu trúc Ôperon Lac: (1) P: Vùng khởi động có trình tự nucleoitit đặc thù để ARN polimeraza nhận biết mạch mã gốc để tổng hợp mARN điểm khởi đầu trình phiên mã (2) O: Vùng vận hành trình tự nucleotit đặc biệt để protein ức chế bám vào để ngăn cản trình phiên mã (3) Z,Y,A: Là gen cấu trúc cấu trúc quy định tổng hợp enzim tham gia vào phản ứng phân giải lactozo môi trường để cung cấp lượng cho tế bào Gen điều hòa R khơng nằm Operon có vai trò tổng hợp protein ức chế Lưu ý: - Khi môi trường có hay khơng có Lactozo gen điều hòa R tổng hợp protein ức chế - Cụm gen cấu trúc Z, Y, A thực trình nhân đơi lúc thực q trình phiên mã không lúc (theo tứ Z đến Y đến A sau cùng) - Cụm gen cấu trúc Z, Y, A có số lần nhân đơi số lần phiên mã giống Cơ chế điều hoà Hoạt động ơpêron Lac: a Khi mơi trƣờng khơng có lactơzơ: gen điều hồ tổng hợp prơtêin ức chế Prơtêin ức chế gắn vào vùng vận hành (O), ARN polimeraza bám vào vùng P Operon trượt tới vùng vận hành để phiên mã bị ngăn cản protein ức chế → gen cấu trúc không phiên mã b Khi mơi trƣờng có lactơzơ: Lactơzơ chất cảm ứng gắn với prôtêin ức chế prôtêin ức chế bị biến đổi không gắn vào vùng vận hành ARN polimeraza liên kết với vùng khởi động tiến hành phiên mã mARN Z, Y, A tổng hơp dịch mã tạo enzim phân hủy Lactozo Khi Lactozo cạn kiệt protein ức chế lại liên kết với vùng (O) trình phiên mã dừng lại So sánh Thành phần Đặc điểm hoạt động MT khơng có Lactozo MT có Lactozo Gen điều hòa Tổng hợp protein ức chế Tổng hợp protein ức chế Protein ức chế Gắn vào vùng vận hành Gắn với Lactozo => bị bất hoạt Các gen cấu trúc Không phiên mã Phiên mã tạo sản phẩm TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH 12 Gv Phan Thanh Huy _THPT Nguyễn Du §4: ĐỘT BIẾN GEN I Khái niệm dạng đột biến gen Khái niệm - Đột biến gen biến đổi cấu trúc gen, liên quan đến cặp nuclêôtit (đột biến điểm) làm thay đổi trình tự nucleotit tạo alen Đặc điểm - Tất gen bị đột biến với tần số thấp (10 -6 – 10-4) xảy ngẫu nhiên không theo hướng xác định - Đột biến gen xảy tế bào sinh dưỡng tế bào sinh dục; xảy gen nhân tế bào gen tế bào chất (gen ti thể lục lạp) - Thể đột biến cá thể mang gen đột biến biểu kiểu hình Các dạng đột biến gen (1) Đột biến thay cặp nuclêơtit => khơng thay đổi axit amin làm thay đổi axit amin, chiều dài gen không thay đổi (2) Đột biến thêm cặp nuclêôtit: Mã di truyền bị đọc sai kể từ vị trí xảy đột biến → thay đổi trình tự axit amin → thay đổi chức protein * Lưu ý: Đột biến dạng thêm cặp nucleotit sau ba mở đầu (AUG) gây hậu nghiêm trọng II Nguyên nhân - Bên 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 gen Đột biến gen phát sinh không phụ thuộc vào loại tác nhân, cường độ, liều lượng tác nhân mà phụ thuộc vào đặc điểm cấu trúc gen (gen có cấu trúc bền vững khó bị đột biến, gen có cấu trúc khơng bền vững dễ bị đột biến) (1) Sự kết cặp không nhân đơi ADN (chủ yếu) - Trong q trình nhân đôi, kết cặp không theo nguyên tắc bổ sung → phát sinh đột biến gen Ví dụ: G* (dạng hiếm) kết hợp T: Tạo đột biến G – X thành A – T (1) (2) Sơ đồ: [G – X] → G* - X → G* - T → [A- T] Lưu ý: Dạng G* phát sinh đời cá thể từ G => G* cần lần nhân đơi để tạo thành gen đột biến chứa [A – T] Trải qua n lần nhân đơi (n≥2) có gen tiền đột biến (mang G*) (2) Tác động tác nhân gây đột biến - Tác nhân vật lý: Tia tử ngoại (UV) làm bazơ Timin mạch liên kết với nhau đột biến - Tác nhân hóa học: 5-brơmua uraxin ( 5BU) gây đột biến thay cặp A-T G-X (1) (2) (3) A – T → A - 5BU → G – 5BU → G – X Cần lần nhân đôi để tạo thành gen đột biến chứa G - X - Tác nhân sinh học: Virut viêm gan B, virut hecpet… đột biến IV Cơ chế biểu di truyền đột biến gen Cơ chế biểu - Đột biến gen lặn: biểu kiểu hình gen tồn trạng thái đồng hợp - Đột biến gen trội: biểu kiểu hình gen tồn đồng hợp dị hợp TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH 12 Gv Phan Thanh Huy _THPT Nguyễn Du Cơ chế di truyền đột biến gen - Đột biến giao tử: xảy giảm phân hình thành giao tử => di truyền qua SSHT - Đột biến tiền phôi: xảy lần nguyên phân hợp tử (2 – 8TB) => di truyền qua SSHT - Đột biến xoma (tế bào sinh dưỡng): đột biến gen xảy nguyên phân nhân lên mô sinh dưỡng => biểu kiểu hình phần thể (thể khảm) => di truyền qua SSVT IV Hậu - Đột biến gen gây hại vơ hại có lợi cho thể đột biến Xét mức độ phân tử, đột biến gen thường vô hại (trung tính) - Mức độ gây hại phụ thuộc: Điều kiện môi trường tổ hợp gen Lưu ý: Nhiều đột biến điểm đột biến thay cặp nucleotit vô hại thể đột biến tính thối hóa Một số hậu cần nhớ: - Đột biến dịch khung: Đột biến thêm cặp nuclêơtit làm thay đổi trình tự nuclêôtit từ ba bị đột biến cuối gen → thay đổi trình tự axit amin từ cuối chuỗi pơlipeptit (nguy hiểm nhất) - Đột biến đồng nghĩa: Đột biến thay cặp nuclêôtit ba sau đột biến mã hóa axit amin giống ba trước đột biến (do mã di truyền có tính thối hóa) - Đột biến sai nghĩa: Đột biến thay cặp nuclêôtit ba sau đột biến mã hóa axit amin khác ba trước đột biến - Đột biến vô nghĩa: Đột biến thay cặp nuclêôtit ba sau đột biến trở thành ba kết thúc → chuỗi pôlipeptit ngắn lại V Vai trò ý nghĩa đột biến gen Đối với tiến hoá: Đột biến gen làm xuất alen tạo biến dị di truyền phong phú nguồn nguyên liệu cho tiến hoá Đối với thực tiễn: Cung cấp nguyên liệu cho trình tạo giống nghiên cứu di truyền Ở vi sinh vật thực vật đối tượng sử dụng tác nhân đột biến để tạo giống §5 NHIỄM SẮC THỂ VÀ ĐỘT BIẾN CẤU TRƯC NHIỄM SẮC THỂ I Cấu trúc siêu hiển vi nhiễm sắc thể Khái niệm NST: Nhiễm sắc thể cấu trúc nằm nhân tế bào, có khả nhuộm màu đặc trưng thuốc nhuộm kiềm tính, tập trung lại thành sợi ngắn có số lượng, hình dạng, kích thước, cấu trúc đặc trưng cho loài Gồm loại: NST thường NST giới tính (là cặp NST cuối cùng) Ví dụ: Ở người (2n = 46): 22 cặp NST thường cặp NST giới tính (cặp NST 23) Lưu ý: Nhiễm sắc thể cấu trúc có nhân tế bào nhân thực Hình thái: chứa trình tự nucleotit đặc biệt (1) Tâm động: vị trí liên kết với thoi phân bào (2) Trình tự đầu mút: bảo vệ NST, giúp NST khơng dính vào (3) Trình tự khởi đầu tái bản: trình tự ADN bắt đầu nhân đơi Cấu trúc hiển vi - Mỗi NST chứa phân tử ADN dài gấp hàng ngàn lần so với đường kính nhân tế bào Tuy nhiên, NST xếp gọn vào nhân tế bào chúng xoắn nhiều cấp độ để tạo điều kiện thuận lợi cho phân ly, tổ hợp nhiễm sắc thể trình phân bào TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH 12 Gv Phan Thanh Huy _THPT Nguyễn Du - Các cấp độ đóng xoắn: Nucleoxom đơn vị cấu tạo NST gồm đoạn ADN (146 cặp Nu) + protein Histon Giữa nucleoxom có đoạn nối gồm protein histon Mức xoắn 1: Sợi (đk 11nm) Mức xoắn 2: Sợi chất nhiễm sắc (đk 30nm) Mức xoắn 3: Sợi siêu xoắn (300nm) Mức xoắn tối đa: Cromatic (đk 700nm) Nhớ nhanh: Cơ - Nhiễm – Siêu – Cro Đƣờng kính: 11 - 30 - 300 - 700 (nm) II Đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể Đột biến cấu trúc NST biến đổi cấu trúc NST, chất xếp lại gen NST NST, thay đổi hình dạng cấu trúc NST Mất đoạn - Một đoạn NST bị đứt, gãy khỏi NST làm giảm số lượng gen NST - Hệ quả: ↄ Làm giảm số lượng gen NST → cân gen → thường gây chết thể đột biến ↄ Đột biến đoạn lớn thường gây chết giảm sức sống sinh vật Ví dụ: Mất đoạn NST số gây hội chứng mèo kêu - Ứng dụng ↄ Đột biến đoạn nhỏ gây ảnh hưởng tới sinh vật → ứng dụng để loại khỏi NST gen lặn có hại khơng mong muốn ↄ Góp phần lập đồ di truyền (dùng để xác định vị trí gen NST) Lặp đoạn - Một đoạn NST lặp lại hay nhiều lần - Hệ quả: ↄ Làm tăng số lượng gen NST => cân gen hệ gen => có hại cho thể đột biến ↄ Làm tăng giảm cường độ biểu tính trạng (có lợi có hại) Ví dụ: Lúa Đại mạch đột biến lặp đoạn → tăng hoạt tính enzim amilaza Đột biến lặp đoạn 16A NST giới tính X ruồi giấm => mắt lồi trở thành mắt dẹt P/s: Hai nhiễm sắc thể tương đồng tiếp hợp trao đổi chéo không cân dẫn đến đột biến đoạn lặp đoạn Đột biến lặp đoạn làm alen gen nằm NST Đảo đoạn - Một đoạn NST bị đứt đảo ngược 1800 nối lại - Hệ quả: ↄ Thay đổi trình tự phân bố gen NST ↄ Thay đổi hoạt động gen: gen hoạt động không hoạt động làm tăng giảm mức độ hoạt động ↄ Có thể gây hại cho thể đột biến, giảm khả sinh sản ↄ Góp phần tạo nên lồi mới: Ví dụ: muỗi, đột biến đảo đoạn lặp lại nhiều lần → tạo nên loài Chuyển đoạn Chuyển đoạn dạng đột biến dẫn đến trao đổi đoạn NST NST không tương đồng a Chuyển đoạn NST: NST bị đứt đoạn, đoạn bị đứt gắn vào vị trí khác NST Khơng làm thay đổi số lượng gen làm thay đổi trình tự phân bố gen TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH 12 Gv Phan Thanh Huy _THPT Nguyễn Du b Chuyển đoạn NST: Các NST không tương đồng trao đổi với đoạn tương ứng không tương ứng ↄ Chuyển đoạn không tương hỗ (1 chiều): Vd: đoạn NST a chuyển sang NST B ↄ Chuyển đoạn tương hỗ (2 chiều) Ví dụ: đoạn NST a chuyển sang NST B, ngược lại đoạn NST B chuyển sang NST a Hệ quả: ↄ Thay đổi kích thước, thành phần gen, nhóm gen liên kết giảm khả sinh sản Ví dụ: người, đột biến chuyển đoạn NST số 22 NST số → NST 22 ngắn → ung thư máu ác tính ↄ Đột biến chuyển đoạn có vai trò quan trọng q trình hình thành lồi Ứng dụng: Do đột biến chuyển đoạn bị giảm khả sinh sản nên người ta sử dụng dòng trùng mang chuyển đoạn làm cơng cụ phòng trừ sâu hại biện pháp di truyền III Cơ chế phát sinh chung đột biến cấu trúc NST : Các tác nhân gây đột biến ảnh hưởng đến trình tiếp hợp, trao đổi chéo trực tiếp gây đứt gãy NST làm phá vỡ cấu trúc NST Các đột biến cấu trúc NST dẫn đến thay đổi trình tự số lượng gen, làm thay đổi hình dạng NST IV Hậu vai trò: - Hậu quả: Đột biến cấu trúc NST thường thay đổi số lượng, vị trí gen NST, gây cân gen => thường gây hại cho thể mang đột biến - Vai trò: Cung cấp nguồn nguyên liệu cho q trình tiến hóa - Ứng dụng: loại bỏ gen xấu, ứng dụng cho kĩ thuật chuyển gen, lập đồ di truyền s §6 ĐỘT BIẾN SỐ LƢỢNG NHIỄM SẮC THỂ Khái niệm: Đột biến số lượng NST thay đổi số lượng NST tế bào Gồm loại: đột biến lệch bội (dị bội), đột biến đa bội I Đột biến lệch bội Khái niệm: Đột biến lệch bội làm thay đổi số lượng NST hay số cặp tương đồng Lưu ý: Đột biến lệch bội xảy NST thường NST giới tính Phân loại Bộ NST lưỡng bội: tồn cặp gồm có hình dạng tương đối giống nhau: có nguồn gốc từ bố có nguồn gốc từ mẹ Ví dụ: 2n = 8, có NST tồn thành cặp (mỗi cặp gọi cặp NST tương đồng) Lệch bội đơn (xảy cặp NST) Tên đột biến lệch bội Tổng quát Thể không nhiễm 2n – Thể nhiễm 2n – Thể ba nhiễm 2n + Thể bốn nhiễm 2n +2 Lệch bội kép (xảy cặp NST) Tên đột biến lệch bội Tổng quát Thể nhiễm kép 2n – - Thể ba nhiễm kép 2n + + Thể bốn nhiễm kép 2n +2 + TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH 12 Gv Phan Thanh Huy _THPT Nguyễn Du Cơ chế phát sinh a.Trong nguyên phân - Trong nguyên phân số cặp NST phân ly khơng bình thường hình thành tế bào lệch bội Tế bào lệch bội tiếp tục nguyên phân phần thể có tế bào bị lệch bội thể khảm Lưu ý: Nếu thuộc cặp khơng phân li tạo nên dòng tế bào 2n + 2n -1 Nếu cặp NST không phân li tạo nên dòng tế bào 2n + 2n -2 Minh họa (chú ý hình vẽ => hiểu đƣợc chất) Cần nhớ: NST kép xếp hàng tách thành NST đơn (1) Nguyên phân bình thường (2) thuộc cặp NST bị đột biến (không phân li) Cặp NST số 1: Kí hiệu 1’ NST nguyên phân bình thường 1’ NST bị đột biến (khơng phân li nguyên phân) Nhận thấy: thoi vô sắc đính vào phía NST kép 1’1’ làm cho NST kép khơng phân li phía tế bào Hình thành dòng tế bào: thể tam nhiễm thể nhiễm (3) cặp NST bị đột biến (khơng phân li) Hình thành dòng tế bào: thể tứ nhiễm thể khuyết nhiễm 10 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH 12 Gv Phan Thanh Huy _THPT Nguyễn Du - Nghiên cứu lịch sử vỏ đất II Lịch sử phát triển sinh giới qua đại địa chất Hiện tượng trôi dạt lục địa: Là tượng di chuyển lục địa (các phiến kiến tạo) lớp dung nham nóng chảy bên nóng chảy Lịch sử phát triển sinh giới qua đại địa chất Dựa vào phân chia thời gian địa chất, sinh giới chia làm giai đoan phát triển lớn: đại Thái cổ → đại Nguyên sinh → đại Cổ sinh → đại Trung sinh → đại Tân sinh (nhớ nhanh: Thái – Nguyên – Cổ - Trung - Tân (1) Đại thái cổ: cách 3.500 triệu năm, chưa chia kỷ Sự sống đơn điệu, tập trung nước Hóa thạch sinh vật nhân sơ cổ (2) Đại nguyên sinh: cách 2.500 triệu năm, chưa chia kỷ Hóa thạch sinh vật nhân thực cổ Sự sống bắt đâu phát triển, tích lũy oxi khí (3) Đại cổ sinh: cách 542 triệu năm, gồm kỷ (Pecmi, Than đá, Đêvôn, Silua, Ocđơvic, Cambri) Nhớ nhanh: Cấm – Ơng – Si – Đi – Cà - Phê Một số kiện cần nhớ: Cambri Phát sinh ngành động vật Ocdovic Phát sinh thực vật Silua Cây có mạch dẫn Động vật lên cạn Đevon Phát sinh lưỡng cư, côn trùng Than đá (Cacbon) Dương xỉ phát triển mạnh Thực vật có hạt xuất Pecmi Tuyệt diệt nhiều động vật (4) Đại trung sinh: cách 250 triệu năm, gồm kỷ (Phấn trắng, jura, Tam điệp) Triat (tam điệp) Phát sinh thú chim Jura Bò sát ngự trị Kreta (phấn trắng) Xuất thực vật có hoa (5) Đại tân sinh: cách 65 triệu năm, gồm kỷ (Đệ tam, Đệ tứ) - Đệ tam: phát sinh nhóm linh trưởng - Đệ tứ: xuất lồi ngƣời § 34: SỰ PHÁT SINH LỒI NGƢỜI I Q trình phát sinh loài ngƣời đại 1.Bằng chứng nguồn gốc động vật loài người a) Sự giống người động vật có vú (thú) * Giải phẫu so sánh - Cơ quan tương tự: tay ngón, phân hóa, đẻ ni sữa - Cơ quan thối hóa: ruột thừa, nếp thịt khóe mắt * Bằng chứng phôi sinh học → KL: Người thú có chung nguồn gốc b.Các đặc điểm giống người vượn người ngày - Cao 1,5 – 2m - Bộ xương: 12 – 13 đôi xương sườn, -6 đốt cùng, 32 - Có nhóm máu: A, B, O, AB, hemoglobin giống người 43 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH 12 Gv Phan Thanh Huy _THPT Nguyễn Du - Bộ gen người tinh tinh giống 98% → họ hàng gần với Tinh Tinh - Đặc tính sinh sản giống nhau: kích thước, hình dạng tinh trùng; cấu tạo thai; chu kì kinh nguyệt… - Biểu lộ tình cảm vui, buồn… → Chứng tỏ: Người vượn người có nguồn gốc chung có quan hệ họ hàng Lưu ý: Cằm người đặc điểm xuất gần dây nhất, tri ệu năm có nhánh tiến hóa lồi người (đặc điểm ảnh hướng đến hình thành tiếng nói người) Các dạng vượn người hóa thạch q trình hình thành lồi người a Q trình tiến hóa lồi người: - Lồi xuất sớm chi Homo Homo habilis (người khéo léo), chi Homo có lồi, có lồi Homo sapiens tồn đến ngày Thứ tự H.habilis (người khéo léo) H.erectus (người đứng thẳng) H.sapiens (người đại) Quá trình hình thành gồm giai đoạn (1) Người tối cổ: chuyển từ đời sống xuống mặt đất, chân, não lớn vượn người , sống thành bầy đàn, chưa biết chế tạo công cụ lao động, thể tích hộp sọ (450 – 750 cm3) (2) Người cổ: có tư đứng thẳng, chân, biết chế tạo công cụ lao động, có tiếng nói, biết dùng lửa, bắt đầu có văn hóa, gồm: - Homo habilis (người khéo léo): hộp sọ 600 – 800 cm3 - Homo erectus (người đứng thẳng): hộp sọ 900 – 1000 cm3, chưa có lồi cằm, biết dùng lửa - Homo neanerthalensis:hộp sọ1400 cm3, có lồi cằm, tiếng nói phát triển, có đời sống văn hóa (3) Người đại: có đầy đủ đặc điểm người nay, biết chế tạo sử dụng nhiều cơng cụ tinh xảo, văn hóa phức tạp b Đặc điểm phát sinh lồi người: Có giả thuyết phát sinh loài người (1) Thuyết đơn nguồn : “Ra từ châu phi”: Loài người H.sapiens hình thành từ lồi H.erectus châu Phi, sau phát tán sang châu lục khác (2) Thuyết nhiều nguồn: Loài H.erectus di cừ từ châu Phi sang châu lục khác, từ nhiều nơi khác nhau, lồi H.erectus tiến hóa thành H sapiens => Giả thuyết đơn nguồn (ra từ Châu Phi) nhiều người ủng hộ dựa lý do: + Các nghiên cứu ADN ti thể (di truyền thẳng theo dòng mẹ) vùng ADN thường khơng xảy trao đổi chéo biến dị tổ hợp qua thụ tinh Vì vậy, hầu hết biến đổi đột biến sinh ra; điều giúp ước lượng xác thời điểm phát sinh chủng tộc loài + Các nghiên cứu NST Y (di truyền thẳng theo dòng bố) + Các chứng trực tiếp từ hóa thạch II Ngƣời đại tiến hóa văn hóa - Người đại có đặc điểm: Bộ não lớn, trí tuệ phát triển, có tiếng nói chữ viết - Bàn tay với ngón tay linh hoạt giúp chế tạo sử dụng công cụ lao động Có khả tiến hóa văn hóa XH ngày phát triển: từ công cụ đá sử dụng lửa tạo quần áo chăn nuôi, trồng trọt, KH – CN …………………… ………… ……………………………… 44 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH 12 Gv Phan Thanh Huy _THPT Nguyễn Du Phần 7: SINH THÁI HỌC Chƣơng 1: CÁ THỂ VÀ QUẦN THỂ SINH VẬT § 35: MƠI TRƢỜNG SỐNG VÀ CÁC NHÂN TỐ SINH THÁI I MT sống nhân tố sinh thái Khái niệm phân loại MT a Khái niệm MT sống SV bao gồm tất nhân tố xung quanh SV, có tác động trực tiếp gián tiếp tới SV; làm ảnh hưởng đến tồn tại, sinh trưởng, phát triển hoạt động SV b Có loại MT : MT cạn, MT nước, MT đất, MT SV Các nhân tố sinh thái a Khái niệm: Nhân tố sinh thái (NTST) nhân tố mơi trường có ảnh hưởng trực tiếp gián tiếp tới đời sống sinh vật b Phân loại - Nhân tố sinh thái vơ sinh: khí hậu, thổ nhưỡng, nước địa hình, - Nhân tố hữu sinh : + Thế giới hữu (vi sinh vật, thực vật, động vật ) + Mối quan hệ sinh vật II Giới hạn sinh thái Giới hạn sinh thái - Là khoảng giá trị xác định nhân tố sinh thái mà khoảng SV tồn phát triển - Khoảng thuận lợi: khoảng nhân tố sinh thái mức độ phù hợp cho SV sinh thực chức sống tốt - Khoảng chống chịu : khoảng nhân tố sinh thái gây ức chế cho hoạt động sinh lý SV - Điểm gây chết (giới hạn giới hạn dưới): vượt qua khoảng điểm giới hạn sinh vật chết - Điểm cực thuận: điểm nhân tố sinh thái mà sinh vật thực chức sống tốt Ví dụ: Cá rơ phi ni nước ta có giới hạn sinh thái nhiệt độ từ 5,6 0C – 420C + Giới hạn dưới: 5,6 0C + Giới hạn 42 0C + Khoảng thuận lợi: 20 0C – 350C + Điểm cực thuận: 30 0C Cây trồng nhiệt đới: Giới hạn sinh thái: 0C – 400C, khoảng thuận lợi: 20 oC – 30oC Lưu ý: Lồi có giới hạn sinh thái rộng với nhiều nhân tố sinh thái có vùng phân bố rộng ngược lại * Quy luật giới hạn sinh thái : Mỗi lồi có giới hạn chịu đựng nhân tố sinh thái định Ngoài giới hạn sinh thái, sinh vật tồn Ổ sinh thái - Nơi địa điểm cư trú loài - Ổ sinh thái lồi “khơng gian sinh thái” mà tất nhân tố sinh thái mơi trường nằm giới hạn sinh thái cho phép loài tồn phát triển lâu dài - Ổ sinh thái gồm : ổ sinh thái riêng ổ sinh thái chung Ví dụ : chim sâu, chim sẻ, chim gõ kiến có nơi cư trú cây, có sinh thái khác loại thức ăn 45 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH 12 Gv Phan Thanh Huy _THPT Nguyễn Du Ý nghĩa việc cách li ổ sinh thái loài : giảm cạnh tranh tận dụng nguồn sống Ứng dụng : + Trong trồng trọt, người trồng xen canh trồng sầu riêng vườn cà phê + Trong nuôi trồng thủy sản : nuôi loại cá ao (cá trắm cỏ, cá mè trắng, cá mè hoa, cá trắm đen… để tận dụng hiệu nguồn thức ăn, thu nhiều lợi nhuận) …………………… ………… ……………………………… §36: QUẦN THỂ SINH VẬT VÀ MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC CÁ THỂ TRONG QUẦN THỂ I QT SV trình hình thành QT SV Khái niệm quần thể - Quần thể tập hợp cá thể loài, sống khoảng không gian xác định, vào thời điểm định, có khả sinh sản tạo thành hệ Lưu ý: Một số tập hợp không quần thể - Tập hợp gà công nghiệm đẻ trứng khơng phải quần thể vì: tồn gà mái, khơng có khả sinh sản tạo hệ - Tập hợp cá cảnh sống bể cá khơng phải quần thể vì: tập hợp cá thuộc nhiều loài khác 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 - Khái niệm: Quan hệ hỗ trợ mối quan hệ cá thể loài hỗ trợ lẫn hoạt động sống lấy thức ăn, chống lại kẻ thù, sinh sản Ví dụ: Đàn kiến quần tụ để mang miếng mồi Đàn sư tử quần tụ để bắt trâu rừng Các thông nhựa liền rễ giúp sinh trưởng nhanh có khả chịu hạn tốt sống riêng rẽ * ý nghĩa - Đảm bảo cho quần thể tồn ổn định - Khai thác tối ưu nguồn sống môi trường - Làm tăng khả sống sót sinh sản cá thể Quan hệ cạnh tranh - Khái niệm: Quan hệ cạnh tranh mật độ cá thể quần thể tăng lên cao, nguồn sống môi trường không đủ cung cấp cho cá thể quần thể cá thể tranh giành thức ăn, nơi ở, ánh sáng nguồn sống khác ; đực tranh giành * Ví dụ - Khi thiếu ánh sáng, nguồn dinh dưỡng thực vật có tượng tự tỉa thưa * Ý nghĩa Quan hệ cạnh tranh làm cho số lượng phân bố cá thể quần thể trì mức phù hợp với nguồn sống không gian sống, đảm bảo tồn phát triển quần thể …………………… ………… ……………………………… 46 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH 12 Gv Phan Thanh Huy _THPT Nguyễn Du §37: CÁC ĐẶC TRƢNG 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 quần thể - Tỉ lệ giới tính thay đổi chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố : môi trường sống, mùa sinh sản, sinh lý - Tỉ lệ giới tính quần thể đặc trưng quan trọng đảm bảo hiệu sinh sản quần thể điều kiện môi trường thay đổi Tỉ lệ giới tính khơng ổn định II Nhóm tuổi Có loại tuổi: - 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 Nhóm tuổi: có loại - Nhóm tuổi trước sinh sản - Nhóm tuổi sinh sản - Nhóm tuổi sau sinh sản Cấu trúc tuổi tổ hợp nhóm tuổi quần thể, thể qua dạng tháp tuổi quần thể (1) Tháp dạng phát triển (dân số trẻ): nhóm tuổi trước sinh sản lớn nhóm tuổi sinh sản (2) Tháp dạng ổn định: nhóm tuổi trước sinh sản nhóm tuổi sinh sản (3) Tháp dạng suy thối: nhóm tuổi trước sinh sản nhỏ nhóm tuổi sinh sản Ứng dụng: giúp người bảo vệ khai thác tài ngun sinh vật có hiệu Ví dụ dựa vào tỉ lệ % đánh bắt cá: + Tỉ lệ % đánh bắt non cao: quần thể bị khai thác mức, nều tiếp tục khai thác quần thể dẫn tới diệt vong + Tỉ lệ % đánh bắt trưởng thành (đang sinh sản) cao: quần thể khai thác vừa phải, tiếp tục khai thác + Tỉ lệ % đánh bắt già cao: quần thể C chưa khai thác hết tiềm năng, tiếp tục khai thác III Sự phân bố cá thể quần thể Có kiểu phân bố với ý nghĩa cụ thể sau: (1) Phân bố nhóm - Là kiểu phân bố phổ biến nhất, cá thể tập trung theo nhóm ỏ nơi có điều kiện sống tốt (điều kiện sống phân bố không đồng đều) - Ý nghĩa: giúp cá thể hỗ trợ chống lại điều kiện bất lợi mơi trường Ví dụ: lồi thuộc nhóm bụi hoang dại, đàn trâu rừng… (2) Phân bố đồng - Thường gặp điều kiện sống phân bố đồng có cạnh tranh gay gắt cá thể quần thể - ý nghĩa: Làm giảm mức độ canh tranh cá thể quần thể Ví dụ: thong hai rừng thông, chim Hải âu làm tổ… (3) Phân bố ngẫu nhiên: dạng trung gian dạng - Thường gặp điều kiện sống phân bố đồng đều, khơng có cạnh tranh cá thể - Ý nghĩa: giúp sinh vật tận dụng nguồn sống tiềm tàng mơi trường Ví dụ: phân bố loài gỗ rừng mưa nhiệt đới, loài sâu tán cây… 47 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH 12 Gv Phan Thanh Huy _THPT Nguyễn Du IV Mật độ cá thể quần thể - Mật độ cá thể quần thể số lượng cá thể đơn vị diện tích hay thể tích quần thể Ví dụ: mật độ thơng hai 1000 cây/ha diện tích đồi, mật độ cá mè ao con/m nước - Ý nghĩa: Mật độ cá thể ảnh hưởng tới: (1) mức độ sử dụng nguồn sống môi trường (2) khả sinh sản (3) mức độ tử vong (4) kích thước quần thể để điều chỉnh số lượng cá thể quần thể phù hợp với điều kiện mơi trường sống V Kích thƣớc QT SV Kích thước tối thiểu kích thước tối đa Kích thước của quần số lượng cá thể (hoặc khối lượng hay lượng tích lũy cá thể) phân bố khoảng không gian quần thể Ví dụ: Quần thể voi 25 con, quần thể gà rừng 200 a Kích thước tối thiểu: số lượng cá thể mà quần thể cần có để trì phát triển Khi kích thước quần thể xuống mức tối thiểu, quần thể bị suy giảm diệt vong, vì: (1) Giảm khả hỗ trợ chống chọi với thay đổi môi trường (2) Khả sinh sản giảm (vì hội đực gặp ít) (3) Giao phối gần thường xảy b Kích thước tối đa giới hạn cuối số lượng mà quần thể đạt được, phù hợp với khả cung cấp nguồn sống mơi trường Khi kích thước quần thể tăng mức tối đa, số cá thể di cư khỏi quần thể mức tử vong cao Nguyên nhân (1) Tăng cạnh tranh quần thể (2) Ô nhiễm, bệnh tật,… tăng cao Những nhân tố ảnh hưởng tới kích thước QT SV a Mức độ sinh sản quần thể Là số lượng cá thể quần thể sinh đơn vị thời gian b Mức tử vong quần thể Là số lượng cá thể quần thể bị chết đơn vị thời gian c Phát tán cá thể quần thể Phát tán xuất cư nhập cư - Xuất cư tượng số cá thể rời bỏ QT đến nơi sống - Nhập cư tượng số cá thể nằm QT chuyển tới sống QT P/s: Kích thước quần thể phục hồi nhanh lồi sinh vật có đặc điểm sau: (1) Kích thước thể nhỏ (2) Tuổi thọ thấp => tuổi sinh sản sớm (3) Sức sinh sản cao VI Tăng trƣởng QT Tăng trưởng theo tiềm Tăng trưởng thực tế sinh học Điều kiện môi trường Hồn tồn thuận lợi Khơng hồn tồn thuận lợi Đặc điểm sinh học Tăng trưởng quần thể theo Tăng trưởng quần thể bị giới tiềm sinh học hạn Đồ thị tăng trưởng Hình chữ J Hình chữ S 48 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH 12 Gv Phan Thanh Huy _THPT Nguyễn Du - Điều kiện MT thuận lợi: Tăng trưởng theo tiềm sinh học (đường cong tăng trưởng hình chữ J) Khi đó, mức sinh sản tối đa – mức tử vong tối thiểu - Điều kiện MT khơng hồn tồn thuận lợi: Tăng trưởng QT giảm (đường cong tăng trưởng hình chữ S) VII Tăng trƣởng QT ngƣời - 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 ………………… ………………… §39 : BIẾN ĐỘNG SỐ LƢỢNG CÁ THỂ CỦA QUẦN THỂ SINH VẬT I Biến động số lƣợng cá thể - Khái niệm : Biến động số lượng cá thể quần thể tăng giảm số lượng cá thể Biến động theo chu kì Là biến động xảy thay đổi có chu kì điều kiện mơi trường Ví dụ : - Biến động theo chu kì nhiều năm : Cá cơm vùng biển Peru có chu kì biến động 10 – 12 năm ; số lượng mèo rừng thỏ Cannada theo chu kì – 10 năm - Biến động theo mùa : Vào mùa xuân, hè, khí hậu ấm áp sâu hại xuất nhiều ; Vào mùa mưa, ếch nhái xuất nhiều - Biến động theo tuần trăng hoạc thủy triều : rươi vùng nước lợ ven biển Bắc Biến động số lượng khơng theo chu kì Là biến động xảy thay đổi bất thường môi tường tự nhiên hay hoạt động khai thác tài nguyên mức người gây nên Ví dụ - Rừng U Minh Thượng bị cháy vào tháng 3/2002 làm chết nhiều sinh vật rừng - Ở miền Bắc Việt Nam, số lượng bò sát ếch nhái giảm vào năm có mùa đơng giá rét, nhiệt độ xuống 0C - Gà, vịt chết virut H5N1, heo chết dịch heo tai xanh II Nguyên nhân gây biến động điều chỉnh số lƣợng 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 vơ sinh tác động trực tiếp lên sinh vật mà không phụ thuộc vào mật độ cá thể QT nên 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) - Cạnh tranh cá thể đàn, số lượng kẻ thù ăn thịt - Nhóm nhân tố hữu sinh ln 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 + Khi điều kiện môi trường thuận lợi (hoặc số lượng cá thể quần thể thấp) mức tử vong giảm, sức sinh sản tăng, nhập cư tăng tăng số lượng cá thể quần thể + Khi điều kiện mơi trường khó khăn (hoặc số lượng quần thể cao) mức tử vong tăng, sức sinh sản giảm, xuất cư tăng giảm số lượng cá thể quần thể Trạng thái cân QT 49 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH 12 Gv Phan Thanh Huy _THPT Nguyễn Du Trạng thái cân quần thể : Quần thể ln có khả tự điều chỉnh số lượng cá thể số cá thể tăng cao giảm thấp dẫn tới trạng thái cân (trạng thái số lượng cá thể ổn định phù hợp với khả cung cấp nguồn sống môi trường) ………………… ………………… Chƣơng 2: QUẦN XÃ SINH VẬT §40: QUẦN XÃ SINH VẬT VÀ MỘT SỐ ĐẶsC TRƢNG 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 trƣng quần xã Đặc trưng thành phần loài quần xã Thể qua: a Số lượng loài số lượng cá thể loài: mức độ đa dạng quần xã, biểu thị biến động, ổn định hay suy thối quần xã b Lồi ưu loài đặc trưng - Loài ưu loài có số lượng cá thể nhiều, sinh khối lớn hoạt động chúng mạnh Ví dụ: Cao su rừng Cao su, Đước đôi rừng ngập mặn - Lồi đặc trưng lồi có quần xã lồi có số lượng nhiều hẳn lồi khác quần xã Ví dụ: dà Sáp Vĩnh Long, cá Cóc Tam Đảo Đặc trưng phân bố cá thể khơng gian quần xã Có kiểu phân bố: - Phân bố theo chiều thẳng đứng Ví dụ + Sự phân tầng thực vật rừng mưa nhiệt đới + Phân bố ao nuôi: tầng mặt → tầng → tầng đáy - Phân bố theo chiều ngang + Phân bố sinh vật từ đỉnh núi → sườn núi → chân núi + Từ đất ven bờ biển → vùng ngập nước ven bờ → vùng khơi xa + Phân bố thềm lục địa: gần bờ → vùng triều → khơi Ý nghĩa - Giảm bớt cạnh tranh - Tận dụng tối đa nguồn thức ăn từ môi trường 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 lồi 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 Quan hệ Đặc điểm Cộng sinh Hai loài có lợi sống chung thiết phải có ; tách riêng hai lồi có hại Ví dụ: (1) Cộng sinh nấm tảo => địa y (nấm hút nước, tảo Hỗ trợ quang hợp) 50 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH 12 Gv Phan Thanh Huy _THPT Nguyễn Du (2) Vi khuẩn + rễ họ đậu => nốt sần (vi khuẩn cung cấp đạm cho cây, cung cấp sản phẩm quang hợp cho vi khuẩn) (3) Động vật nguyên sinh + ruột mối Hợp tác Hai lồi có lợi sống chung khơng thiết phải có ; tách riêng hai lồi có hại Ví dụ: (1) chim ăn sâu đậu lưng thú ăn cỏ (2) Ong hút mật hoa => Ong có mật, thụ phấn Hội sinh Khi sống chung lồi có lợi, lồi khơng có lợi khơng có hại ; tách riêng lồi có hại lồi khơng bị ảnh hưởng Ví dụ: phong lan + thân gỗ => có lợi cho phong lan Đối Cạnh tranh - Các lồi cạnh tranh nguồn sống, khơng gian sống kháng - Cả hai loài bị ảnh hưởng bất lợi, thường lồi thắng lồi khác bị hại nhiều Ví dụ: cỏ dại trồng Kí sinh Một lồi sống nhờ thể lồi khác, lấy chất ni sống thể từ lồi Ví dụ: dây tơ hồng, tầm gửi Ức chế – Một loài sống bình thường, gây hại cho lồi khác cảm nhiễm Ví dụ (1) Tảo giáp nở hoa tiết chất gây độc cho tôm cá (2) Cây tỏi tiết chất ức chế vi khuẩn Sinh vật ăn - Hai loài sống chung với sinh vật - Một loài sử dụng loài khác làm thức ăn Bao gồm : Động vật ăn khác động vật, động vật ăn thực vật 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 lồi quần xã ………………… ………………… §41: DIỄN THẾ SINH THÁI I Khái niệm diễn sinh thái Khái niệm : Diễn sinh thái trình biến đổi quần xã qua giai đoạn, tương ứng với biến đổi MT Nguyên nhân : - Nguyên nhân bên thay đổi điều kiện tự nhiên, khí hậu - Nguyên nhân bên tương tác loài quần xã (như cạnh tranh gay gắt loài quần xã, quan hệ sinh vật ăn sinh vậ t ) Ngoài hoạt động khai thác tài nguyên người gây diễn sinh thái II Các loại diễn sinh thái Diễn nguyên sinh Diễn nguyên sinh diễn khởi đầu từ môi trường chưa có sinh vật - Q trình diễn diễn theo giai đoạn sau: (1) Giai đoạn tiên phong : Hình thành quần xã tiên phong (2) Giai đoạn : Hai đoạn hỗn hợp, gồm quần xã thay đổi 51 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH 12 Gv Phan Thanh Huy _THPT Nguyễn Du (3) Giai đoạn cuối : Hình thành quần xã ổn định Xu hƣớng biến đổi diễn nguyên sinh - Hơ hấp quần xã tăng - Tính đa dạng loài tăng, số lượng cá thể lồi lại giảm (kích thước quần thể giảm) quan hệ sinh học loài trở nên căng thẳng - Lưới thức ăn trở nên phức tạp, chuỗi thức ăn mùn bã hữu ngày trở nên quan trọng - Kích thước tuổi thọ lồi tăng lên - Khả tích lũy chất dinh dưỡng quần xã ngày tăng quần xã sử dụng lượng ngày hoàn hảo - Vùng phân bố loài giảm dần => giới hạn sinh thái giảm dần Diễn thứ sinh Diễn thứ sinh diễn xuất mơi trường có quần xã sinh vật sống - Quá trình diễn diễn theo sơ đồ sau: (1) Giai đoạn đầu: Giai đoạn quần xã ổn định (2) Giai đoạn giữa: Giai đoạn gồm quần xã thay đổi (3) Giai đoạn cuối: Hình thành quần xã ổn đinh khác quần xã bị suy thoái Tuỳ theo điều kiện thuận lợi hay khơng thuận lợi mà diễn hình thành nên quần xã tương đối ổn định bị suy thoái IV Tầm quan trọng việc nghiên cứu diễn sinh thái Giúp hiểu quy luật phát triển quần xã sinh vật Từ chủ động xây dựng kế hoạch việc bảo vệ, khai thác phục hồi nguồn tài nguyên, có biện pháp khắc phục biến đổi bất lợi môi trường, sinh vật người ………………… ………………… Chƣơng 3: HỆ SINH THÁI, SINH QUYỂN VÀ BẢO VỆ MƠI TRƢỜNG §42: HỆ SINH THÁI I Khái niệm hệ sinh thái - Hệ sinh thái bao gồm quần xã sinh vật 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 vơ 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: chủ ếu thực vật số vi sinh vật tự dưỡng + SV tiêu thụ: động vật ăn thực vật động vật ăn động vật + SV phân giải: chủ yếu vi khuẩn, nấm, số lồi đọng vật khơng xương sống (giun đất, sâu bọ, ) 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 52 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH 12 Gv Phan Thanh Huy _THPT Nguyễn Du Hệ sinh thái nhân tạo Hệ sinh thái nhân tạo đóng góp vai trò 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 P/s : HST nơng nghiệp cần bón thêm phân, tưới nước diệt cỏ dại ; HST rừng trồng cần biện pháp tỉa thưa ; HST ao hồ nuôi tôm cá cần loại bỏ loài tảo độc cá BỔ SUNG : So sánh HST tự nhiên HST nhân tạo * Giống : Đều hệ thống mở gồm quần xã sinh vật & sinh cảnh tác động lẫn trao đổi vật chất lượng với mơi trường Tiêu chí so sánh Hệ sinh thái nhân tạo Hệ sinh thái tự nhiên Thành phần loài Nhiều Tính ổn định Thấp (dễ bị sâu bệnh) Cao (đề kháng cao) Tốc độ sinh trưởng Nhanh Chậm Thường xuyên bổ sung vật chất lường Có Khơng ………………… ………………… §43 : 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 lồi 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 + 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 Lưu ý: Chuỗi thức ăn bắt đầu sinh vật tự dưỡng (thực vật) sinh vật dị dưỡng (giun) Không phải tất vi sinh vật sinh vật phân giải (vi khuẩn lam SVSX) Một chuỗi thức ăn khơng q mắt xích (vì lượng từ bậc thấp truyền lên bậc cao với 10%) Lưới thức ăn - Lưới thức ăn gồm nhiều chuỗi thức ăn có nhiều mắt xích chung - Quần xã sinh vật 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) 53 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH 12 Gv Phan Thanh Huy _THPT Nguyễn Du + Bậc cuối gọi bậc dinh dưỡng cao Lưu ý : + Sản lượng sinh vật sơ cấp sinh vật sản suất (cây xanh, tảo, số vi sinh vật tự dưỡng) tạo nên q trình quang hợp hố tổng hợp Sản lượng sơ cấp thực tế = Sản lượng sơ cấp thô - sản lượng hô hấp + Sản lượng sinh vật thứ cấp hình thành sinh vật dị dưỡng, chủ yếu động vật II Tháp sinh thái Tháp sinh thái bao gồm nhiều hình chữ nhật xếp chồng lên nhau, hình chữ nhật có chiều cao nhau, 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 (1) Tháp số lượng xây dựng dựa số lượng cá thể sinh vật bậc dinh dưỡng (dễ xây dựng) (2) Tháp sinh khối xây dựng dựa khối lượng tổng số tất sinh vật đơn vị diện tích hay thể tích bậc dinh dưỡng (3) Tháp lượng (dạng chuẩn) xây dựng dựa số lượng tích luỹ đơn vị diện tích hay thể tích đơn vị thời gian bậc dinh dưỡng (là loại tháp hoàn thiện nhất) - Quy luật hình thái sinh thái: Sinh vật xa vị trí cảu sinh vật sản xuất sinh khối trung bình nhỏ ………………… ………………… §44 CHU TRÌNH SINH ĐỊA HÓA 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 Chu trình cacbon - Cacbon vào chu trình dạng cabon điơxit (CO2) - TV lấy CO2 để tạo chất hữu thông qua quang hợp - Khi sử dụng phân hủy hợp chất chứa cacbon, SV trả lại CO nước cho MT - Nồng độ khí CO2 bầu khí tăng gây thiên tai Trái Đất Chu trình nitơ 2.1 Nguồn cung cấp nitơ tự nhiên cho cây: a) Nitơ khơng khí: - Nitơ phân tử (N2) (trong khí chiếm khoảng 80%) Cây hấp thụ Các VSV cố định nitơ phân tử chuyển hóa thành NH3 đồng hóa - Nitơ dạng NO, NO2 khí độc hại thể thực vật b) Nitơ đất: - Đất nguồn cung cấp Nitơ chủ yếu cho cây, gồm hai dạng: + Nitơ khống (nitơ vơ cơ): có muối khoáng dạng NO 3- NH4+→ Cây hấp thụ trực tiếp + Nitơ hữu cơ: có xác sinh vật Cây hấp thụ sau VSV khống hóa Tuy nhiên, TV hấp thụ dạng nitơ đất hệ rễ mình: nitrat (NO3-) amơni (NH4+) - Có nguồn cung cấp hai dạng nitơ nói trên: + Nguồn vật lý - hóa học: Sự phóng điện giơng ôxihóa N2 thành nitrát 54 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH 12 Gv Phan Thanh Huy _THPT Nguyễn Du + Quá trình cố định nitơ thực nhóm vi khuẩn tự cộng sinh + Quá trình phân giải nguồn nitơ hữu đất thực vi khuẩn đất + Nguồn nitơ người trả lại cho đất sau vụ thu hoạch phân bón 2Q trình chuyển hóa Nito đất cố định Nito a Quá trình chuyển hóa Nito đất - Chuyển hóa nitơ hữu cơ: + Chất hữu → NH4+ (amơni) → NO2- (nitrít) → NO3- (nitrát) VK amon hóa Vk nitrit hóa vk nitrat hoa - Chuyển hóa nitrat: + NO3- N2 VK phản nitrat hóa - Qúa trình vsv kị khí thực hiện, đặc biệt diễn mạnh đất kị khí Do đó, để ngăn chặn mát N cần đảm bảo độ thoáng cho đất b Quá trình cố định N phân tử: - QT cố định nitơ tạo liên kết N2 với H2 thành NH3 chuyển đổi sang dạng hợp chất có nitơ mà hấp thụ 2H 2H 2H Sơ đồ TQ: NN NH = NH NH2NH2 2NH3 - Nhóm vi khuẩn cố định Nito: Vi khuẩn tự (Azotobacter, Anabaena…) vi khuẩn cộng sinh (Rhizobium, Anabaena azollae…) - Điều kiện: Có lực khử mạnh, cung cấp ATP, có tham gia enzim nitrogenaza, thực điều kiện kị khí TỔNG HỢP CÁC GIAI ĐOẠN TRONG CHU TRÌNH NITO (a) NO3 – dạng mà thực vật hấp thu trực tiếp thực trình biến đổi tạo thành hợp chất hữu chứa nito (b) Quá trình nitrit hóa: Chất hữu tạo thành NH4+ nhờ vi khuẩn amon hóa (tức phân giải xác sinh vật); NH 4+ chuyển thành NO2- nhờ vi khuẩn nitrit hóa (ví dụ vi khn Nitrosomonas) (c) QT nitrat hóa: NO2- chuyển thành NO3- nhờ vi khuẩn nitrat hóa ( ví dụ vi khuẩn Nitrobacter) (d) Q trình phản nitrat hóa, có hại cho thực vật chuyển từ dạng hấp thu trực tiếp (NO3-) thành dạng không hấp thu (N2) nhờ vi khuẩn phản nitrat hóa ( ví dụ vi khuẩn Clostridium mơi trường kỵ khí.) (e) Quá trình cố định đạm (cố định nito phân tử) Nhờ: Vi khuẩn tự (Azotobacter, Anabaena…) vi khuẩn cộng sinh (Rhizobium, Anabaena azollae…) 2H 2H 2H Sơ đồ TQ: NN NH = NH NH2NH2 2NH3 II Sinh Khái niệm sinh 55 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH 12 Gv Phan Thanh Huy _THPT Nguyễn Du 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 Mức độ phức tạp thành phần loài giàm dần theo vĩ độ từ Bắc Cực đến xích đạo Đồng rêu Hàn đới => Rừng Kim phương Bắc => Rừng ôn đới => Rừng mưa nhiệt đới 45: DÕNG NĂNG LƢỢNG TRONG HỆ SINH THÁI I Dòng lƣợng hệ sinh thái Phân bố lượng trái đất - Mặt trời nguồn cung cấp lượng chủ yếu cho sống Trái Đất - SVSX 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 môi trường không tái sử dụng Vật chất trao đổi qua chu trình sinh địa hóa tái sử dụng - Càng lên bậc dinh dưỡng cao lượng giảm II Hiệu suất sinh thái * Khái niệm: tỉ lệ phần trăm chuyển hoá lượng bậc dinh dưỡng hệ sinh thái (tức % mức lượng mà bậc dinh dưỡng bậc cao nhận từ bậc dinh dưỡng thấp hơn) * Sự biến đổi lƣợng bậc dinh dƣỡng: - Phần lớn lượng bị tiêu hào qua hô hấp (năng lượng tạo nhiệt, vận động thể, chiếm khoảng 70%) - Phần lượng bị qua chất thải (phân động vật, chất tiết) 10% - Các phận rơi rụng 10% - Năng lượng truyền lên bậc dinh dưỡng cao khoảng 10% - Năng lượng tích lũy sản sinh chất sống bậc dinh dưỡng chiếm 10% ………………… ………………… 56 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH 12 Gv Phan Thanh Huy _THPT Nguyễn Du §46: QUẢN LÍ VÀ SỬ DỤNG BỀN VỮNG TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN Các dạng tài nguyên : (1) Tài nguyên không tái sinh (nhiên liệu hoá thạch, kim loại, phi kim) (2) Tài nguyên tái sinh (khơng khí, đất, nước sạch, sinh vật) (3) Tài nguyên lượng vĩnh cửu (năng lượng mặt trời, lương sóng, lượng gió, lượng thuỷ triều) - Tài nguyên thiên nhiên đa dạng, nhiên người khai thác bừa bãi giảm đa dạng sinh học suy thoái nguồn tài nguyên, đặc biệt tài nguyên có khả phục hồi, gây ô nhiễm môi trường sống Khắc phục suy thối mơi trƣờng sử dụng bền vững tài ngun thiên nhiên Sử dụng bền vững tài nguyên thiên nhiên hình thức sử dụng vừa thoả mãn nhu cầu người, vừa đảm bảo trì lâu dài tài nguyên cho hệ mai sau Các giải pháp : (1) Sử dụng bền vững tài nguyên đất, tài nguyên nước, tài nguyên rừng, tài nguyên biển.; (2) Duy trì đa dạng sinh học.; (3) Giáo dục môi trường 57 ... 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 gen Đột biến gen phát sinh không phụ thuộc vào loại tác... biến đổi gen Khái niệm sinh vật biến đổi gen - Là sinh vật mà hệ gen làm biến đổi phù hợp với lợi ích người - Cách làm biến đổi hệ gen sinh vật: (1) Đưa thêm gen lạ vào hệ gen sinh vật (2) Làm biến... bốn nhiễm kép 2n +2 + TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH 12 Gv Phan Thanh Huy _THPT Nguyễn Du Cơ chế phát sinh a.Trong nguyên phân - Trong nguyên phân số cặp NST phân ly khơng bình thường hình thành tế bào