Chương 1: Sinh học - Khoa học về sự sống

1 CHƯƠNG I: SINH HỌC CHƯƠNG I: SINH HỌC CHƯƠNG I: SINH HỌC CHƯƠNG I: SINH HỌC – KHOA KHOA KHOA KHOA HỌC VỀ SỰ SỐNG HỌC VỀ SỰ SỐNGHỌC VỀ SỰ SỐNG HỌC VỀ SỰ SỐNG Bios = sự sống Logos = môn học Sinh học ự sống'>HỌC – KHOA KHOA KHOA KHOA HỌC VỀ SỰ SỐNG HỌC VỀ SỰ SỐNGHỌC VỀ SỰ SỐNG HỌC VỀ SỰ SỐNG Bios = sự sống Logos = môn học Sinh học �� sống khoa học lớp 4'>HỌC – KHOA KHOA KHOA KHOA HỌC VỀ SỰ SỐNG HỌC VỀ SỰ SỐNGHỌC VỀ SỰ SỐNG HỌC VỀ SỰ SỐNG Bios = sự sống Logos = môn học Sinh học ọc nhiệt cần cho sự sống'>HỌC – KHOA KHOA KHOA KHOA HỌC VỀ SỰ SỐNG HỌC VỀ SỰ SỐNGHỌC VỀ SỰ SỐNG HỌC VỀ SỰ SỐNG Bios = sự sống Logos = môn học Sinh học khoa học trái đất và sự sống'>HỌC – KHOA KHOA KHOA KHOA HỌC VỀ SỰ SỐNG HỌC VỀ SỰ SỐNGHỌC VỀ SỰ SỐNG HỌC VỀ SỰ SỐNG Bios = sự sống Logos = môn học Sinh học A (2 TC) Giảng viên: Ts. Nguyễn Hoài Hương hoaihuongnguyen0@yahoo.com Tài liệu tham khảo: Phạm Thành Hổ: Sinh học đại cương. NXBĐHQG TP.HCM 2002. Bùi Trang Việt: Sinh học tế bào. NXBĐHQG TP.HCM 2005 Biology 6 th McGraw Hill 2001 Life the Science of Biology 7 th, Puves, Sinauer Associates and WH Freeman 2003 Biology 7 th Campbell & Reece, Benjamin Cummings, 2004 I. Sinh học I. 1. Định nghĩa: Mơn khoa học về sự sống bao trùm: - Từ mức độ cấu tạo phân tử đến hệ sinh thái - Hiện tượng xảy ra trong vòng 1/10 7 giây đến q trình xảy ra trong hàng triệu năm Hệ sinh thái Phân tử Phạm vi nghiên cứu của sinh học 2 II. Sự sống là gì ? Sự sống là một đơn vị tổ chức di truyền có khả năng trao đổi chất, sinh sản và tiến hóa. I.1. Tế bào là đơn vị tổ chức di truyền của tất cả các sinh vật Tất cả sinh vật đều có cấu tạo từ tế bào tuân theo một trật tự cấu trúc thống nhất: Nguyên tử → Phân tử → Đại phân tử sinh học → Bào quan → Tế bào → Mô → Cơ quan → Cơ thể → Quần thể → Loài → Quần xã → Hệ sinh thái → Sinh quyển. Tế bào: đơn vị cấu trúc của mọi cơ thể sinh vật Cơ thể = cá thể = cấu trúc tồn tại độc lập trong môi trường Loài: tập hợp các cá thể, quần thể có khả năng giao phối Đại phân tử SH Bào quan Tế bào Mô Cơ quan Cơ thể Quần thể Quần xã Sinh quyển Các mức tổ chức của sinh vật II.2. Trao đổi chất Chuyển hóa vật chất và năng lượng Gồm hai quá trình dị hóa và đồng hóa Tổng hợp năng lượng tế bào Sử dụng năng lượng tế bào Tổng hợp các hợp chất tế bào Trao đổi chất tiến hành qua các phản ứng sinh hóa Con đường trao đổi chất = Chuỗi phản ứng sinh hóa Mỗi phản ứng do một enzyme xúc tác Mỗi enzyme được mã hóa bởi một gene cấu trúc (gene kiểm soát phản ứng sinh hóa) Điều hòa trao đổi chất = điều hòa hoạt tính enzyme Cơ chế điều hòa: ức chế ngược Mục đích của điều hòa: giữ nội cân bằng (giữ môi trường bên trong cơ thể ổn định về điều kiện vật lý và hóa học ngay cả khi điều kiện môi trường bên ngoài thay đổi). 3 II. 3. Sinh sản là sự tiếp tục cuộc sống và cung cấp cơ sở cho tiến hóa Sinh sản vô tính = sao chép vật chất di truyền, phân bào (nguyên phân) Kết quả: tế bào con giống hệt tế bào mẹ Sinh sản hữu tính = tái tổ hợp tương đồng = sự phối hợp các gene lấy từ các tế bào khác nhau trong một tế bào Kết quả: con tương tự nhưng không không giống hệt cha mẹ Nguyên liệu cho quá trình tiến hóa. II. 4. Tiến hóa sinh học: Thay đổi trải qua hàng triệu năm Darwin: tiến hóa bằng con đường chọn lọc tự nhiên Chọn lọc tự nhiên = quá trình cá thể với những biến dị thuận lợi sống sót và sinh sản với tỉ lệ cao hơn. Một biến dị di truyền làm tăng cơ hội sống sót cho cá thể trong một môi trường đặc biệt gọi là sự thích nghi (adaptation). Qua nhiều thế hệ sự thích nghi có thể lan truyền đến toàn bộ loài. Đó chính là sự tiến hóa. Trích “The origine of species”, Charles Darwin Lịch sử tiến hóa Tiến hóa hóa học (4 tỉ năm trước): Nguyên tử → Phân tử → Đại phân tử sinh học Tiến hóa sinh học (3,8 tỉ năm trước): Về cấu trúc và trao đổi chất Xuất hiện tế bào (nhân sơ) Hiện tượng quang hợp ở vi khuẩn – tiến hóa trao đổi chất: từ kị khí đến hiếu khí (hiệu quả năng lượng cao); thay đổi bầu khí quyển Trái Đất, hình thành tầng ozone – đời sống trên cạn bắt đầu. Tế bào nhân thực tiến hóa từ tế bào nhân sơ: tế bào với các ngăn SInh vật đa bào xuất hiện từ sinh vật đơn bào, bắt đầu biệt hóa tế bào Sinh sản hữu tính tăng tốc độ tiến hóa Tế bào nhân sơ: Escherichia coli- vi khuẩn đường ruột Tế bào nhân thực : Paramecium 4 Bốn giống tảo lục có quan hệ họ hàng cho thấy sự tiến hóa từ sinh vật đơn bào đến đa bào (David Kirk) “Lịch” sự sống Nếu lịch sử sự sống trên Trái đất tương ứng 30 ngày trên lịch, lịch sử nhân loại mới bắt đầu cách đây 5 giây Phân loại sinh giới theo ba lãnh giới: Vi khuẩn cổ (Archaebacteria), Vi khuẩn thực (Eubacteria) và Nhân thực (Eucarya) Hệ thống phân loại Carl Woose (1990) Nghiên cứu về nguồn gốc sinh vật, mối liên quan họ hàng giữa các loài US National Science Foundation tài trợ chương trình nghiên cứu ATOL = Assembling the Tree of Life (Cây sinh giới) Nguyên liệu: từ VSV đến động vật có vú Hóa thạch Phương pháp: giải mã DNA (DNA sequencing) tìm sự tương tự của bộ gene giữa các loài Kết quả: xây dựng cây sinh giới 5 Kết quả nghiên cứu của chương trình ATOL: cây sinh giới tạm thời Một số điểm đặc biệt: Protist hiện nay xuất phát từ nhiều nguồn gốc khác nhau Giới nấm gần với giới động vật hơn giới thực vật Hệ thống phân loại dùng danh pháp kép (binominal nomenclature) của Carl von Linnaeus Phân loại: Kingdom (Giới) Animalia (Giới động vật) Phylum (Giới phụ - ngành) Chordata (Ngành dây sống) Class (Lớp) Mammalia (Lớp động vật có vú) Order (Bộ) Primates (Bộ linh trưởng) Family (Họ) Hominidae (Họ người) Genus (Giống) Homo (Giống Homo) species (Loài) sapiens (Loài sapiens) Danh pháp kép: Homo sapiens Escherichia coli III. Phương pháp nghiên cứu sinh học Phương pháp nghiên cứu khoa học tự nhiên = Phương pháp H-P: giả thuyết – dự đốn Sơ đồ biểu diễn q trình nghiên cứu khoa học tự nhiên 6 1. Quan sát Hiện tượng con ếch quái dị (monster frog) có 5 chân xuất hiện ở một trang trại gần vùng gần mỏ thủy ngân cũ ở California. 2. Đặt câu hỏi Vì sao xuất hiện lọai ếch khổng lồ này ? 3. Giả thuyết 1: do ô nhiễm hóa chất công nghiệp, Giả thuyết 2: do ô nhiễm hóa thuôc trừ sâu, Giả thuyết 3: do ô nhiễm hóa kim lọai nặng Giả thuyết 4: những khả năng khác Nghiên cứu tài liệu Hyla regilla 4. Thí nghiệm: Phương pháp: nghiên cứu 35 ao trong vùng đo nồng độ các hóa chất công nghiệp, thuốc trừ sâu, kim lọai nặng trong những ao này thu thập trứng từ những ao này về ấp trong phòng TN Kết quả: 13 ao tìm thấy lọai ếch này 4 ao tìm thấy ếch quái dị + nồng độ hóa chất độ chại không cao tòan bộ ếch nở trong phòng TN đều bình thường Ao có ếch dị dạng đều có ốc nước ngọt 5. Lọai bỏ ba giả thuyết đầu 6. Hình thành giả thuyết mới về mối liên quan giữa ốc nước ngọt và sự quái thai ở ếch: Ốc thường là vật chủ của ký sinh trùng. 7. Dự đóan: Ký sinh trùng là nguyên nhân dây dị dạng. 10. Thí nghiệm tìm nguyên nhân tại sa chỉ có 85% ếch dị dạng ? Ký sinh trùng được đưa vào giai đọan nòng nọc chưa mọc chân và giai đọan nòng nọc đã mọc chân Kết quả: khi nòng nọc chưa mọc chân tiếp xúc với ký sinh trùng sẽ sinh ếch dị dạng. Kết luận: ký sinh trùng Ribeiroia là nguyên nhân gây ếch dị dạng 8. Thí nghiệm: nghiên cứu ký sinh trùng trên ốc nước ngọt Kết quả: tìm thấy lòai giun dep Ribeiroia 9. Thí nghiệm: ấp trứng ếch trong phòng TN trong những thùng chứa và không chứa ký sinh trùng Kết quả: khi trong thùng ấp có ký sinh trùng, 85% ếch nở ra bị dị dạng . 1 CHƯƠNG I: SINH HỌC CHƯƠNG I: SINH HỌC CHƯƠNG I: SINH HỌC CHƯƠNG I: SINH HỌC – KHOA KHOA KHOA KHOA HỌC VỀ SỰ SỐNG HỌC VỀ SỰ SỐNGHỌC VỀ SỰ SỐNG HỌC VỀ SỰ. Benjamin Cummings, 2004 I. Sinh học I. 1. Định nghĩa: Mơn khoa học về sự sống bao trùm: - Từ mức độ cấu tạo phân tử đến hệ sinh thái - Hiện tượng xảy ra trong