Virus - mối quan hệ sinh vật

Virus Ba loại virus: virus của vi khuẩn, còn gọi là thực khuẩn thể (trái); virus của động vật (phải trên); và retrovirus (virus phiên mã ngược, phải dưới) Virus, còn gọi là siêu vi khuẩn hay siêu vi trùng, là một vật thể nhỏ xâm nhiễm vào cơ thể sống. Virus có tính kí sinh nội bào bắt buộc; chúng chỉ có thể sinh sản bằng cách xâm chiếm tế bào khác vì chúng thiếu bộ máy ở mức tế bào để tự sinh sản. Thuật ngữ virus thường chỉ các vật thể xâm nhiễm sinh vật nhân chuẩn (sinh vật đa bào hay đơn bào), trong khi thuật ngữ thực khuẩn thể (bacteriophage hay phage) được dùng để chỉ các vật thể xâm nhiễm sinh vật nhân sơ (vi khuẩn hoặc vi khuẩn cổ). Virus điển hình mang một lượng nhỏ axit nucleic (DNA hoặc RNA) bao quanh bởi lớp áo bảo vệ (vỏ capsid) cấu tạo bằng protein, hay lipoprotein. Điều quan trọng là bộ gen của virus không chỉ mã hoá cho các protein cần để bao bọc vật liệu di truyền của nó mà còn mã hoá cho các protein cần cho virus sinh sản trong chu kì xâm nhiễm của nó. Tính liên tục: sự sống bắt nguồn từ một tổ tiên chung Một nhóm sinh vật được gọi là có chung một nguồn gốc nếu cùng một tổ tiên chung (common descent). Tất cả các loài sinh vật trên trái đất đều xuất phát từ một thuỷ tổ (ancestor) hoặc một vốn gene gốc (ancestral gene pool). Giống sinh vật là thuỷ tổ của tất cả các nhóm sinh vật hiện nay có lẽ xuất hiện ở Trái Đất khoảng 3,5 tỷ năm trước. (Xem thêm nguồn gốc sự sống (origin of life).) Tư tưởng về "tất cả sự sống bắt nguồn từ một quả trứng (tiếng Latin: Omne vivum ex ovo) là một khái niệm cơ bản của sinh học hiện đại, nó nghĩa sự sống từ khi khởi nguồn đến ngay nay để vận động và phát triển liên tục, không ngừng. Mặc dù đến tận thế kỷ 19, người ta vẫn còn tin rằng các dạng sống có thể xuất hiện một cách tình cờ dưới một số điều kiện nhất định. (Xem thêm tạo sinh phi sinh học (abiogenesis).) Tính phổ biến của mã di truyền (genetic code) là một bằng chứng xác đáng mà các nhà sinh học khẳng định giả thuyết về một tổ tiên chung (universal common descent, UCD). của tất cả các loài vi khuẩn thực (eubacteria), vi khuẩn cổ (archaea) và sinh vật nhân thực (eukaryote). (Xem thêm Hệ thống phân loại 3 giới.) Nguồn gốc sự sống Một hòn đá stromatolites (một loại đá trầm tích cổ, thường chứa các loại vi khuẩn hóa thạch) tìm thấy ở công viên quốc gia Glacier, Mỹ. Vào năm 2002, William Schopf của UCLA đã cho rằng mẫu đá này đã có từ 3.5 tỉ năm trước.Xem thêm ở Is this life?. Nếu đúng, đây có thể là hình thái sự sống đầu tiên trên Trái Đất. Nghiên cứu về nguồn gốc sự sống là một trong những lĩnh vực được biết đến rất hạn chế mặc dầu hầu hết những hiểu biết của con người về bộ môn sinh học và thế giới tự nhiên là dựa trên nó. Mặc dù công việc nghiên cứu về lĩnh vực này rất chậm nhưng nó luôn luôn thu hút sự chú ý của nhiều người bởi vì đây là một câu hỏi rầt lớn và rất khó. Một số những sự kiện đã cho chúng ta biết một phần điều kiện tạo nên sự sống, nhưng cơ chế bên trong tạo nên sự sống vẫn là một điều bí ẩn. Những tư tưởng về sự sống đầu tiên: Aristotle, Pasteur, Darwin, Oparin Vào thế kỉ thứ 4 trước Công nguyên, Aristotle đã trình bày dựa trên những điều mà con người thời đó biết được, ít nhất là ở châu Âu, rằng những vật thể sống phát sinh từ những vật thể không sống. Ví dụ như bọ chét và chuột phát sinh từ những đống rác cũ hay bột mì, những con giòi và ruồi trong thịt thối, rệp trong sương. Cuộc sống, nói ngắn gọn hơn, là bắt nguồn từ sự phát triển tự nhiên. Những nhà khoa học đầu thế kỉ 18 đã lật đổ những học thuyết của Aristotle, nhưng phải đến những thí nghiệm của Louis Pasteur vào năm 1862 người ta mới chắc chắn rằng một nơi đã được vô trùng thì sẽ vĩnh viễn không có bất cứ sinh vật nào phát sinh trong nó được nữa. Ngoài ra ông cũng cho rằng sự sống chỉ có thể phát sinh từ những cơ thể sống phức tạp khác. Những công trình của Pasteur có thể được tóm tắt trong một định luật mà ngày nay chính là nền tảng của thuyết tiến hóa hiện đại: Định luật phát sinh sinh vật: "Mọi cuộc sống đều bắt đầu từ trứng" (nguyên bản tiếng Latinh omne vivum ex ovo). Ngành khoa học sinh vật hiện đại đang phải đương đầu với một câu hỏi cao hơn: sự sống bắt nguồn "đầu tiên" ở đâu? Pasteur đã chứng minh rằng những sinh vật bậc cao không thể phát sinh một cách tự nhiên. Lý thuyết về tiến hóa của Charles Darwin đã đưa ra một cơ chế để giải thích điều này: sinh vật phải mất hàng ngàn năm để tiến hóa từ những dạng cơ bản, nhưng nó sẽ không mang những đặc điểm như lúc trước nữa, nhưng những sinh vật cơ bản ấy sẽ từ đâu ra? Darwin rất quan tâm đến vấn đề này. Trong một là thư gửi cho Joseph Dalton Hooker ngày 1 tháng 2 năm 1871, Darwin đã cho rằng sự sống bắt nguồn từ "một cái hồ nước ấm áp có chứa đầy các loại muối ammonia và phosphate, ánh sáng, nhiệt độ, điện, . để các hợp chất protein có thể hình thành và trải qua những biến đổi phức tạp". Tiếp theo đó, Darwin tìm cách lí giải luận điểm của mình "vào bây giờ, những điều kiện như thế nếu tồn tại sẽ bị biến mất ngay lập tức, ngoại trừ trước khi tất cả các sinh vật sống được sinh ra". Nói một cách khác, sự khai sinh các dạng sống phức tạp có thể một phần nào ngăn cản sự tạo thành những hợp chất hữu cơ cơ bản trên Trái Đất, một điều kiện khiến cho việc đi tìm câu trả lời cho câu hỏi trên nằm trong phòng thí nghiệm. Câu trả lời cho câu hỏi của Darwin vẫn nằm ngoải tầm hiểu biết của khoa học hiện đại, và hầu như không có một tiến bộ nào trong lĩnh vực này vào thế kỉ 19. Năm 1936, Aleksandr Ivanovich Oparin, trong cuốn sách nổi tiếng của mình "The Origin of Life on Earth" (Nguồn gốc của sự sống trên Trái Đất), đã cho thấy rằng sự hiện diện của không khí chứa ôxy và những hình thái sống phức tạp đã ngăn cản những chuỗi phản ứng có thể tạo nên sự sống. Oparin còn cho rằng, một "món súp nguyên thủy" với những hợp chất hữu cơ chỉ có thể tạo thành ở những nơi thiếu ôxy, qua ánh sáng Mặt Trời. Sau đó, ông cho rằng chính những hợp chất hữu cơ cao phân từ hòa tan trong nước thành các dung dịch keo, các dung dịch keo này có thể hòa tan vào nhau tạo thanh những giọt rất nhỏ gọi là coacervate. Những giọt này có thể lớn lên nhờ hấp thụ các giọt khác, có thể sinh sản khi có những tác động cơ giới chia nó ra làm các hạt nhỏ hơn, do đó nó có các tính chất cơ bản của một tế bào nguyên thủy. Tất cả những học thuyết hiện đại đều khởi đầu từ những luận điểm của Oparin. Những thuyết hình thành sự sống hiện đại Trong thực tế không có một thuyết chuẩn nào về nguồn gốc sự sống. Tuy nhiên, những thuyết được người ta chấp nhận nhiều nhất đều được xây dựng trên một số những phát hiện về cấu trúc phân tử và tế bào. Chúng bao gồn những luận điểm sau: Ở những điều kiện thích hợp, những vật chất không sống có thể tạo nên những phần cấu tạo nên tế bào sống, như amino acid. Điều này đã được chứng minh qua thí ngiệm Urey- Miller do Stanley L. Miller và Harold C. Urey vào năm 1953. Những hợp chất phospholipid với độ dài thích hợp có thể tạo nên màng lipid, một trong hai thành phần chủ yếu của màng tế bào. Quá trình trùng hợp của nucleotide trở thành những mạch ARN ngẫu nhiên dẫn đến sự nhân đôi các ribozyme (giả thiết "Thế giới ARN" của Carl Woesoe). Những thúc đẩy tự nhiên về tính xúc tác tốt và tính đa dạng đã tạo nên các ribozyme có khả năng chuyển hóa peptide thành các hạt protein nhỏ. Từ đó, các oligopeptide cùng với ARN tạo thành những chất xúc tác tốt hơn hình thành. Do đó sinh ra các hạt ribosome, làm cho sự hình thành các protein được dễ dàng hơn. Protein đã vượt qua ribozhyme về khả năng xúc tác, và trở thành một lớp màng sinh học cơ bản nhất. Acid nucleic chỉ còn tìm thấy trong các gen tế bào. Nguồn gốc của các tế bào, trong khi chưa được rõ ràng, có thể gây ra tranh cãi về mức độ quan trọng và thứ tự của bước 2 và 3. Những hợp chất vô cơ và hữu cơ cơ bản nhất tạo nên sự sống là methane (CH4), ammonia (NH3), nước (H2O), hydro sulfua (H2S), carbon dioxit (CO2) và phosphate (PO43-). Cho đến năm 2006, chưa có một ai đã điều chế nhân tạo được một tế bào nguyên mẫu từ những chất cơ bản. Nhà sinh vật học John Desmond Bernal, đã đưa ra ba quá trình mà qua đó sự sống hình thành: Bước 1: Sự hình thành các monomers Bước 2: Sự hình thành các polymers Bước 3: Sự tiến hóa từ các cấp độ phân tử lên đến tế bào Bernal còn cho rằng: sự chọn lọc tự nhiên như Darwin có thể bắt đầu từ rất sớm, có khi từ giữa giai đoạn 1 và 2. Nguồn gốc của các chất hữu cơ: Miller, Eigen và Wächtershäuser Thí nghiệm Miller-Urey nhằm tái tạo điều kiện tự nhiên của Trái Đất vào thời nguyên thủy nhằm tìm sự sống trong phòng thí nghiệm Thí nghiệm Miller (do Harold Urey và học trò của mình là Stanley Miller) thực hiện vào năm 1953 nhằm tái tạo lại những điều kiện được cho rằng có từ lúc Trái Đất xuất hiện. Thí nghiệm sữ dụng một hỗn hợp các chất khí như: methane, ammonia và hidro. Tuy nhiên, tỉ lệ của các chất khí trong khí quyển Trái Đất cổ đại vẫn là một điều gây tranh cãi. Đã có thời người ta nghĩ rằng một lượng ôxy đáng kể trong bầu khí quyển, nhưng chính ôxy lại ngăn cản sự hinh thành các hợp chất hữu cơ. Thí nghiệm cho thấy với những mắt xích hữu cơ đơn giản như amino acid có thể trùng hợp tạo thành một khối vật chất sống. Những chất hữu cơ cơ bản dĩ nhiên là khác xa so với những tế bào có thể tự sinh sản được. Tuy nhiên, trong một môi trường mà chưa có sự sống nào hình thành trước thì các chất hữu cơ này sẽ được tích trữ lại và đến một lúc nào đó sẽ có một sự tiến hóa hóa học. Hơn nữa, sự hình thành các polymer phức tạp từ các monomer dưới những điều kiện như thế không phải là một quá trình dễ dàng. Bên cạnh những monomer cần thiết, những hỗn hợp có tác dụng ngăn cản sự hình thành các polymer. Hơn nữa, theo như Brooks và Shaw trong cuốn Origins and Development of Living Systems (Nguồn gốc và sự phát triên của các hệ thống sống), không có một dáu hiệu địa lí nào cho thấy tồn tại sự tích tụ các chất hữu cơ như trên: "Nếu có sự tích tụ nào của các chất hữu cơ, chúng ta nên hi vọng sẽ tìm được một nơi nào đó trên Trái Đất mà trầm tich chứa đầy nhưng hợp chất hữu cơ chứa nitơ, acid, chất khử, khoáng lưu huỳnh hay những thứ gì đó tương tự như thế; hay trong những trầm tích đã biến đổi, chúng ta ít nhất cũng phải tìm được những hợp chất nitơ. Thực tế là những chất như thế vẫn còn chưa được tìm thấy trên Trái Đất. Một số nguồn khác tạo thành các hợp chất hữu cơ phức tạp đã được công nhận: ví dụ như những yếu tố từ ngoài Trái Đất như các thiên thạch. Ví dụ như trong phân tích quang phổ, các hợp chất hữu cơ đã được tìm thấy trong các thiên thạch và cả sao chổi. Vào 2004, một số hợp chất hữu cơ thơm mạch vòng (PAH, viết tắt của polycyclic aromatic hydrocarbon) đã được tìm thấy khi quan sát các tinh vân. Sự hiện diện của PAH chính là nguồn gốc của "thế giới ARN" trong thuyết "thế giới PAH". Có một số tranh cãi rằng vấn đề chủ yếu vẫn chưa được trả lời bằng thuyết này là làm cách nào mà những phân tử hữu cơ đơn giản lại có thể hình thành nên những hợp chất hữu cơ phức tạp, tương tác với nhau như thế nào để tạo thành một tế bào. Ví dụ, trong một môi trường nước, sự thủy phân các polymer tạo thành các monomer có ưu thế hơn sự ngưng tụ các monomer thành polymer. Thí nghiệm Miller cũng đã tạo thành những chất chắc chắn phải phản ứng với amino acid, từ đó, chấm dứt chuỗi peptide. Vào đầu thập kỉ 1970, một vấn đề lớn được phát hiện về nguồn gốc sự sống đã được phát hiện bởi một nhóm nhà khoa học tại Học viện Max Planck. Họ tìm các xem xét những bước tạm thời trong phản ứng giữa những chất trong "món súp nguyên thủy" và những bước tạm thời trong các bước nhân đôi các mạch carbon vòng. Kết quả là, trong phân tử carbon mạch vòng, bộ phận lưu trữ thông tin (có thể là ARN) đã tiết ra một chất enzyme, giúp cho sự tạo nên một hệ thống thông tin mới, cứ liên tục như thế cho đến khi một hệ thống thông tin cuối cùng hỗ trợ cho hệ thống đầu tiên. Hệ thống đó được gọi là quasispecies, trải qua quá trình chọn lọc tự nhiên rồi trở thành một sinh vật. Một trong những bằng chứng của thuyết carbon vòng là sự khám phá ra ARN, trong một số trường hợp có thể chuyển hóa thành ribozymes, một dạng enzyme tạo thành ARN. Một câu trả lời cho sự biến hóa hóc búa này được đưa ra vào thập kỉ 1980 bởi Günter Wächtershäuser, trong một học thuyết mang tên "thế giới sắt – lưu huỳnh". Trong lý thuyết này, ông ta đã đưa ra một lý thuyết mới về sự tiến hóa sinh hóa học chính là nguồn gốc của sự sống. Hơn nữa, ông ta đã đưa ra một hệ thống rõ ràng về những chứng cứ sinh hóa từ những phản ứng khác tạo ra chất hữu cơ từ những chất khí cơ bản. Trái với những thí nghiệm của Miller, đòi hỏi rất nhiều những nguồn năng lượng khác như tia UV, sấm sét, . hệ thống Wächtershäuser bao gồm nguồn năng lượng khác: sắt sulfide và một số khoáng chất khác (ví dụ: khoáng pyrite). Năng lượng này được giải phóng từ những quá trình ôxi hóa-khử những sulfide kim loại và là nguồn năng lượng chính để tạo ra những phân tử hữu cơ cơ bản và cả polymer. Vì vậy, có thể cho rằng một hệ thống như thế đã từng tồn tại và đã có một ảnh hưởng đến sự tự nhân đôi, chuyển hóa một cách tích cực tạo thành nhựng thực thể, tiền thân của những sinh vật ngày nay. Cuốn sách Peptides by activation of amino acids with CO on (Ni,Fe)S surfaces: implications for the origin of life (Peptide bởi sự hoạt hóa với carbon oxide trên bề mặt (Ni,Fe)S: sự liên quan đến nguồn gốc sự sống) của ông xuất bản năm 1998 đã được đánh giá là thiếu tính khách quan do không đưa vào những chất hữu cơ mà những nhà khoa học khác cho là sẽ phản ứng với nhau hay bền. Sửa đổi mới nhất trong lý thuyết "thế giới sắt – lưu huỳnh" đã được đưa ra bởi William Martin và Michael Russell vào năm 2002. Theo như nghiên cứu của họ thì, phân tử đầu tiên của sự sống có thể đã được hình thành trong những mạch khoáng dưới đáy biển. Đây là một nơi có rất nhiều những khoáng chất có gốc sulfide được phun ra rồi đóng rắn lại tạo thành một hệ thống các hang động ngầm rất nhỏ. Do đó, hệ thống này có thể giải quyết những yếu điểm trong học thuyết Wächtershäuser. Những hang động nhỏ được tạo ra là một cách để tập trung các chất được tổng hợp thành, do đó có nhiều khả năng tạo được các chất hữu cơ cấp cao. Nhiệt độ trong những mạch khoáng cao chênh lệch với nhiệt độ thấp bên ngoài cho phép tạo nên một số nơi những vùng mà phản ứng thực hiện hiệu quả hơn những vùng khác (monomer ở vùng nóng, polymer ở vùng lạnh). Dòng hải lưu qua vùng mạch khoáng khi đi ngang qua những hang động nhỏ cũng một phần làm sạch những nguồn nguyên liệu đã hết và cung cấp thêm nguồn nguyên liệu mới. Mô hình đó cho phép một chuỗi bước tiến liên tiếp nhau nhằm tạo nên sự tiến hóa ở mức độ tế bào (hóa học, monomer, oligomer, peptide, protein, ARN, ribonucleoprotein, ADM) trong một cấu trúc nhỏ làm dễ dàng thay đổi giữa những bước phát triển. Sự tạo thành lipid có nghĩa là đã "đóng cửa" các tế bào khỏi những tác nhân bất lợi, không cần thiết từ môi trường, cho đến khi tất cả những chức năng cơ bản của tế bào được thiết lập. Bước phát triển kế tiếp là sự tổng hợp các màng lipid cuối cùng cho phép các cơ thể sống, cuối cùng cho phép các vật sống di chuyển dời khỏi những hệ thống hang động nhỏ để bắt đầu cuộc sống của riêng mình. Một trong những vấn đề còn chưa giải quyết được đó chính là "tính hướng". Ví dụ: tất cả những monomer đều có quay về một phía (amino acid quay về phía tay trái, nucleid acid quay về phía tay phải). Tính hướng rất cần thiết cho cấu trúc các ribozyme (và ngay cả protein). Nguồn gốc của tính hướng có lẽ chỉ đơn giản được giải thích bằng tính không đối xứng của những phân tử đầu tiên theo ngẫu nhiên và tất cả những phân tử sau đều giống như thế. Một số nghiên cứu năm 2003 của các nhà khoa học tại Đại học Perdue cho thấy serine (một amino acid) có thể chính là nguồn gốc của tính không đối xứng của các phân tử hữu cơ. Serine tạo thành một liên kết mạnh các phân tử amino acid khác khiến chúng đều quay theo một hướng khiến 8 phân tử amino acid tiếp theo sẽ cùng quay trái hay cùng quay phải. Tuy nhiên, làm cách nào mà lại có nhiều phân tử serine quay trái như thế thì vẫn còn là một điều bí ẩn: làm cách nào mà phân tử tạo bởi sinh vật hầu hết chỉ quay về một phía trong khi hầu hết chúng là không đối xứng. Cân bằng nội môi (homeostasis): cơ chế thích nghi với sự thay đổi Cân bằng nội môi (homeostasis) là một đặc tính của một hệ thống mở để điều khiển môi trường bên trong nhằm duy trì trạng thái cân bằng, thông qua việc điều chỉnh các cơ chế điều hòa cân bằng động (dynamic equilibrium) khác nhau. Tất cả các sinh vật (organism) sống bao gồm cả đơn bào hay đa bào đều duy trì cân bằng nội mô. Cân bằng này có thể là cân bằng pH nội bào ở mức độ tế bào; hay cân bằng nhiệt độ cơ thể ở động vật máu nóng; hay cũng chính là tỷ phần khí cacbornic trong khí quyển ở mức độ hệ sinh thái. Các mô và cơ quan trong các cơ thể đa bào cũng duy trì các mối cân bằng này. Cân bằng nội môi theo sinh lý học Trong phạm vi của sinh lý học, cân bằng nội môi được hiểu là "sự giữ cho các trạng thái của môi trường bên trong tương đối hằng định". Có thể nói hầu hết các mô và cơ quan đều góp phần duy trì sự hằng định tương đối này. Hệ tuần hoàn máu - pha trộn và vận tải dịch ngoại bào Dịch ngoại bào được vận tải khắp cơ thể qua hai giai đoạn. Thứ nhất là sự chuyển động của máu trong các động, tĩnh và mao mạch. Thứ hai là sự di chuyển qua lại của các chất giữa các mao mạch và khoảng gian bào. Khi nghỉ ngơi, toàn bộ lượng máu trong người được lưu thông khắp cơ thể chỉ trong 1 phút, khi hoạt động cật lực, tốc độ này có thể nhanh hơn gấp 6 lần. Khi máu lưu thông qua các mao mạch, sự pha trộn giữa huyết tương và dịch kẽ diễn ra liên tục. Vì vách mao mạch có tính thấm đối với hầu hết các chất trong huyết tương, chỉ trừ các đại phân tử protein, nên dịch ngoại bào và các chất hòa tan trong đó qua lại dễ dàng giữa mô và máu. Hiếm có tế bào nào nằm cách xa mao mạch trên 50 micromét, nên mọi tế bào đều có thể tiếp cận với các chất đến từ mao mạch chỉ trong vài giây. Như vậy, dịch ngoại bào ở bất cứ nơi nào trong cơ thể - dù huyết tương hay mô kẽ - cũng được pha trộn liên tục, nên hầu như có tính đồng nhất hoàn toàn. Việc cung cấp các chất vào dịch ngoại bào Hệ hô hấp: Máu lấy O2 từ các phế nang để cung cấp cho các tế bào. Lớp màng ngăn giữa phế nang và lòng mao mạch phổi chỉ dày 0,2 - 0,4 micromét nên O2 có thể đi qua các lỗ trên màng này để vào máu cũng bằng với cách mà nước và các ion thấm qua mao mạch các mô. Ống tiêu hóa: Máu đi qua các mao mạch ở vách ống tiêu hóa, tại đây, các chất dinh dưỡng hòa tan như đường, axit béo, axit amin được hấp thu. Gan và các cơ quan khác có chức năng chuyển hóa căn bản: Không phải mọi chất hấp thu từ ống tiêu hóa đều có thể được tế bào sử dụng ngay dưới nguyên dạng. Gan chuyển hóa nhiều thành phần hóa học của các chất ấy thành những thành phần dễ sử dụng hơn. Ngoài ra, các tế bào mỡ, niêm mạc ống tiêu hóa, thận, các tuyến nội tiết v.v. cũng giúp biến đổi các chất trên hoặc dự trữ chúng. Hệ cơ xương: giúp cơ thể đi tìm thức ăn, chạy trốn sự nguy hiểm, nếu không, cơ thể cũng không sống được, ở đó mà nói chuyện cân với chả bằng ! Loại bỏ các sản phẩm chuyển hóa cuối cùng (chất thải) Phổi: loại bỏ CO2. CO2 là sản phẩm chuyển hóa cuối cùng nhiều nhất, nó được thải ra đồng thời với quá trình hấp thu O2 nêu trên. Thận: Trừ CO2, thận loại bỏ phần lớn các chất khác không cần thiết cho hoạt động của các tế bào, như urê, axit uric; hoặc các ion và nước dư thừa do ăn uống quá nhiều. Quá trình lọc của thận có thể tóm tắt thế này: trừ protein, tất cả các thành phần của huyết tương sẽ qua cầu thận, rồi các chất cần thiết được hấp thu lại vào máu nhờ các ống thận; các chất bị xem là đồ bỏ cũng được hấp thụ lại nhưng rất ít, phần lớn trôi theo dòng nước tiểu ra ngoài. Điều hòa hoạt động cân bằng nội môi Hệ thần kinh: gồm 3 thành phần: phần cảm thụ (đầu vào), cơ quan xử lý và phần phản ứng (đầu ra). Hệ thần kinh tự chủ điều hành một cách vô thức chức năng nhiều cơ quan, như hoạt động bơm máu của tim, chuyển động của ống tiêu hóa, sự tiết của nhiều cơ quan. Hệ nội tiết: 8 tuyến nội tiết tiết ra các hooc-môn để điều hòa hoạt động của các tế bào, như hooc-môn tuyến giáp làm tăng các phản ứng sinh hóa trong mọi tế bào, insulin điều hòa chuyển hóa glucozơ, hooc-môn vỏ tuyến thượng thận điều hòa Na+, K+ cũng như chuyển hóa protein, hooc-môn tuyến cận giáp điều hòa canxi và phosphat v.v. Sự sinh sản Thường thì sinh sản không được xem là một hoạt động duy trì cân bằng nội môi. Nhưng sinh sản tạo ra các cá thể mới thay thế cho các cá thể già chết, nếu không, giống nòi sẽ bị tuyệt diệt. Kết luận Tế bào lấy dưỡng chất từ dịch ngoại bào (môi trường bên trong), bao nhiêu chất thải tạo ra cũng đổ lại vào chính dịch ngoại bào đó. Đúng là . đại tiện!!! (lời của giáo sư Nguyễn Ngọc Lanh trong một cuốn sách phổ biến kiến thức, chủ đề "Máu"). Các mối quan hệ: các nhóm sinh vật và môi trường Quan hệ cộng sinh không bắt buộc giữa cá hề (thuộc Chi Amphiprion) với hải quỳ. Cá hề và hải quỳ thường bảo vệ lẫn nhau khỏi các loài thiên địch Mọi sinh vật sống đều có mối quan hệ với các sinh vật khác và môi trường của chúng. Một trong những nguyên nhân dẫn tới sự phức tạp khi nghiên cứu các hệ thống sinh học là do mối tương tác phức tạp này. Một vi khuẩn khi phản ứng với sự thay đổi nồng độ đường trong môi trường nuôi cấy cũng phức tạp như một chú sư tử châu Phi đi kiếm mồi trên thảo nguyên. Đối với từng loài cụ thể mối quan hệ hữu cơ (giữa các sinh vật với nhau) có thể là quan hệ hợp tác (co-operation), cộng sinh (symbiosis), vật ăn thịt - con mồi (aggression) hay vật chủ - vật ký sinh (parasite). Các vấn đề sẽ trở nên phức tạp hơn nữa khi có nhiều loài sinh vật chịu tác động qua lại lẫn nhau trong một hệ sinh thái (ecosystem). Môi trường Môi trường là một tổ hợp các yếu tố bên ngoài của một hệ thống nào đó. Chúng tác động lên hệ thống này và xác định xu hướng và tình trạng tồn tại của nó. Môi trường có thể coi là một tập hợp, trong đó hệ thống đang xem xét là một tập hợp con. Môi trường của một hệ thống đang xem xét cần phải có tính tương tác với hệ thống đó. Nói chung, môi trường của một khách thể bao gồm các vật chất, điều kiện hoàn cảnh, các đối tượng khác hay các điều kiện nào đó mà chúng bao quanh khách thể này hay các hoạt động của khách thể diễn ra trong chúng. Từ này được sử dụng với ý nghĩa chuyên biệt trong các ngữ cảnh khác nhau: Trong sinh vật học, môi trường có thể định nghĩa như là tổ hợp của các yếu tố khí hậu, sinh thái học, xã hội và thổ nhưỡng tác động lên cơ thể sống và xác định các hình thức sinh tồn của chúng. Vì thế, môi trường bao gồm tất cả mọi thứ mà có thể có ảnh hưởng trực tiếp đến sự trao đổi chất hay các hành vi của các cơ thể sống hay các loài, bao gồm ánh sáng, không khí, nước, đất và các cơ thể sống khác. Xem thêm môi trường tự nhiên. Thảo nguyên Thảo nguyên ở miền tây Kazakhstan vào đầu mùa xuân Trong địa lý tự nhiên, thảo nguyên là một đồng bằng gần như không có cây gỗ (trừ các vùng gần sông và hồ); nó giống đồng cỏ, nhưng đồng cỏ thường có cỏ cao, trong khi thường có cỏ thấp ở thảo nguyên. Nó có thể có khí hậu nửa sa mạc, hay có cỏ hay cây bụi, hoặc có cả hai, tùy mùa và vĩ độ. Thuật ngữ này cũng có thể để nói tới khí hậu ở những miền quá khô để thể hỗ trợ rừng, nhưng không đủ khô để được gọi là sa mạc. Nó thường gặp ở những miền không nhiều mưa. Đất ở thảo nguyên thường cũng ẩm hơn ở sa mạc nhưng quá khô để hỗ trợ rừng. Thảo nguyên nóng vào mùa hè và lạnh vào mùa đông, mưa trung bình 250–500 mm mỗi năm. Cây cối thường cao hơn 30 cm, thí dụ cỏ grama xanh và cỏ trâu, cây xương rồng, ngải đắng, speargrass, và những thực vật nhỏ giống cây hướng dương. Các động vật bao gồm cáo Corsac, chuột Mông Cổ (Meriones unguiculatus), linh dương Saiga, linh miêu, và chim ưng Saker (Falco cherrug). Khu vực thảo nguyên lớn nhất thế giới, thường được gọi là "Đại Thảo nguyên", nằm ở miền trung Nga và các quốc gia lân cận thuộc Trung Á. Thảo nguyên Hắc Hải kéo dài từ Ukraina ở phía tây tới dãy núi Ural và biển Caspi ở phía đông. Về phía đông của biển Caspi, thảo nguyên mở rộng qua Turkmenistan, Uzbekistan và Kazakhstan tới các dãy núi Altai, Koppet Dag và Thiên Sơn. Về phía bắc, ở phía đông của dãy Ural là các cánh rừng taiga thuộc đồng bằng Tây Siberi, kéo dài gần như là tới ven bờ Bắc Băng Dương. Một khu vực thảo nguyên lớn khác nằm ở miền trung Hoa Kỳ và miền tây Canada. Thảo nguyên Bình nguyên Cao (High Plains) (Hoa Kỳ) là phần xa nhất về phía tây của khu vực Đại Bình nguyên (Great Plains). Một thảo nguyên quan trọng, đáng chú ý vì không được xếp loại trong số các sa mạc, là Sertão ở đông bắc Brasil. Một số thảo nguyên cũng được thấy ở các khu vực chuyển tiếp từ khu vực có khí hậu Địa Trung Hải sang khu vực sa mạc, chẳng hạn Tijuana, Baja California và tại các khu vực bị thiếu độ ẩm do các hiệu ứng chắn mưa, chẳng hạn như ở Zaragoza, Tây Ban Nha. Hệ sinh thái Hệ sinh thái là một hệ thống bao gồm các sinh vật tác động qua lại với môi trường bằng các dòng năng lượng tạo nên cấu trúc dinh dưỡng nhất định đa dạng về loài và các chu trình vật chất. Đặc điểm Hệ sinh thái có thể hiểu nó bao gồm quần xã sinh vật (động vật, thực vật, vi sinh vật) và môi trường vô sinh (ánh sáng, nhiệt độ, chất vô cơ .) Tùy theo cấu trúc dinh dưỡng tạo nên sự đa dạng về loài, cao hay thấp, tạo nên chu trình tuần hoàn vật chất (chu trình tuần hoàn vật chất hiện nay hầu như chưa được khép kín vì dòng vật chất lấy ra không đem trả lại cho môi trường đó. Hệ sinh thái có kích thước to nhỏ khác nhau và cùng tồn tại độc lập (nghĩa là không nhận năng lượng từ hệ sinh thái khác). Hệ sinh thái là đơn vị cơ bản của sinh thái học và được chia thành hệ sinh thái nhân tạo và hệ sinh thái tự nhiên. Đặc điểm của hệ sinh thái là một hệ thống hở có 3 dòng (dòng vào, dòng ra và dòng nội lưu) vật chất, năng lượng, thông tin. [...]... tác động trở lại sinh vật, giữa sinh vật và môi trường gắn bó với nhau Quá trình tiến hóa: Hệ sinh thái trẻ → Hệ sinh thái già → Hệ sinh thái cao đỉnh Khi hệ sinh thái đạt tới đỉnh cao thì cân bằng sinh thái tự nhiên được thiết lập (cân bằng giữa sinh vật- môi trường, sinh vật sản xuất -sinh vật tiêu thụ, sinh vật ký sinh- sinh vật ký chủ, vật mồi -vật ăn thịt Con người là yếu tố rất quan trọng có thể... hoá các thành phần vô cơ thành các dạng vật chất Năng lượng Mặt Trời thông qua quang hợp đã liên kết các phần tử vô cơ thành các phần tử hữu cơ Sinh vật tiêu thụ hay sinh vật dị dưỡng là những sinh vật không có khả năng quang hợp Những sinh vật này tồn tại dựa vào nguồn thức ăn ban đầu do sinh vật tự dưỡng tạo ra Sinh vật phân huỷ là sinh vật dị dưỡng sống hoại sinh bao gồm các loại nấm, vi khuẩn Chúng... thể Năng suất Các hệ sinh thái có 2 loại năng suất: Năng suất sơ cấp: đó là năng suất của sinh vật sản xuất Năng suất thứ cấp: đó là năng suất của sinh vật tiêu thụ Năng suất được tính là: Gam chất khô/m²/ngày Chu trình tuần hoàn Môi trường → Sinh vật sản xuât → Sinh vật tiêu thụ → Sinh vật phân huỷ → Môi trường Sinh vật sản xuất hay sinh vật tự dưỡng là những vật mà thông qua phản ứng quang hợp có thể... tằm Hệ sinh thái nhận năng lượng chủ yếu là năng lượng công nghiệp như: điện, nguyên liệu Năng lượng trong hệ sinh thái gồm các dạng: Quang năng chiếu vào không gian hệ sinh thái, Hóa năng là các chất hóa sinh học của động vật và thực vật, Động năng là năng lượng làm cho hệ sinh thái vận động như: gió, vận động của động vật, thực vật, nhựa nguyên, nhựa luyện, Nhiệt năng làm cho các thành phần hệ sinh. .. năng lượng hệ sinh thái được chia thành: Hệ sinh thái nhận năng lượng từ ánh sáng Mặt Trời: rừng, biển, đồng cỏ tự nhiên v.v Hệ sinh thái nhận năng lượng môi trường và năng lượng tự nhiên khác bổ sung: như hệ sinh thái cửa sông được bổ sung từ nhiều nguồn nước Hệ sinh thái vùng trũng cũng vậy Hệ sinh thái nhận năng lượng ánh sáng môi trường và nguồn năng lượng do con người bổ sung: như hệ sinh thái... Tổng hợp những chuỗi thức ăn có quan hệ với nhau trong Hệ sinh thái Mỗi loài trong quần xã không chỉ liên hệ với một chuỗi thức ăn mà có thể liên hệ với nhiều chuỗi thức ăn Bậc dinh dưỡng: Bao gồm những mắt xích thức ăn trong cùng một nhóm sắp xếp theo các thành phần của cùng một chuỗi thức ăn bao gồm SVSX, SVTT bậc 1, SVTT bậc 2, Chu trình sinh- địa-hoá: Trong hệ sinh thái vật chất luôn vận chuyển, biến... triển Sinh vật phân huỷ thải vào môi trường những chất đơn giản hoặc những nguyên tố hoá học mà lúc đầu các sinh vật sản xuất sử dụng để tổng hợp các chất hữu cơ Môi trường: các chất vô cơ (bao gồm cả các nguyên tố sinh học: N, C, H, O, Cu, Zn, các nguyên tố vi lượng tham gia vào enzim), chất khí (N2,O2,CO2 ), nước Tiến hóa Hệ sinh thái cũng có quá trình tiến hóa, từ bậc thấp đến bậc cao, sinh vật tác... ăn thịt Con người là yếu tố rất quan trọng có thể tác động làm thay đổi hệ sinh thái Sự chuyển hoá vật chất Chuỗi thức ăn là một dãy bao gồm nhiều loài sinh vật, mỗi loài là một mắt xích thức ăn, mỗi mắt xích thức ăn tiêu thụ mắt xích trước nó và lại bị măt xích phía sau tiêu thụ Trong một hệ sinh thái luôn xảy ra sự trao đổi vật chất và năng lượng trong nội bộ quần xã, giữa các quần xã với các thành... trong tự nhiên dưới dạng CO2, CaCo3, Thực vật hấp thụ CO2 trong quá trinh quang hợp chuyển thành chất hữu cơ trong Sinh vật sản xuất Các vật chất này thường được dùng làm nguyên liệu hô hấp tế bào Qua quá trình hô hấp và bài tiết C trở lại môi trường dưới dạng hợp chất vô cơ Chu trình N: Nitơlà một nguyên tố quan trọng trong qua trình trao đổi chất của Hệ sinh thái, là thành phần cấu trúc không thể... vào trong môi trường và ngược lại Chu trình này gọi là chu trình sinh ịa-hoá Chu trình H2O: Nước tồn tại ở 3 dạng Rắn-Lỏng-Hơi tuỳ vào nhiệt độ của môi trường Nó chủ yếu ở biển và Đại dương (chiếm 97,6%)và tồn tại ở thể Rắn khoảng 2,7% Nước hoà tan các chất, vận chuyển các chất, mang theo nhiều chất dinh dưỡng cho đời sống động thực vật Nước từ bề mặt các ao, hồ, biển nhờ Năng lượng ánh sáng mặt trời . sinh vật- môi trường, sinh vật sản xuất -sinh vật tiêu thụ, sinh vật ký sinh- sinh vật ký chủ, vật mồi -vật ăn thịt Con người là yếu tố rất quan trọng có thể. → Sinh vật sản xuât → Sinh vật tiêu thụ → Sinh vật phân huỷ → Môi trường Sinh vật sản xuất hay sinh vật tự dưỡng là những vật mà thông qua phản ứng quang