Bào tử có thể được hình thành từ ngay tế bào cơ thể mẹ (tảo lục đơn bào) hoặc từ một cơ quan riêng biệt của cơ thể mẹ gọi là túi bào tử (dương xỉ). Bào tử có thể không di động được, ch[r]
(1)Phần I: CẤU TẠO VÀ CÁC QUÁ TRÌNH SỐNG CƠ BẢN CỦA CÁC CƠ THỂ SỐNG
Chương I: CÁC DẠNG SỐNG, SỰ TRAO ĐỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG
I Đặc điểm cấu tạo chức thể sống chưa có cấu tạo tế bào thể đơn bào
Virut
Virut có kích thước nhỏ, vài chục đến vài trăm nanơmet Phải quan sát kính hiển vi điện tử với độ phóng đại từ 10 vạn đến triệu lần thấy Virut có dạng hình que hay hình cầu
Virut chưa có cấu tạo tế bào, sống kí sinh tế bào vật chủ, phá vỡ tế bào để xâm nhập vào tế bào mới, gây nhiều bệnh hiểm nghèo cho thực vật, động vật người Virut đơn giản, gồm lõi axit nuclêic (ADN ARN) vỏ bọc prôtêin gọi capsit gồm nhiều capsome
Thể ăn khuẩn
Thể ăn khuẩn virut kí sinh vi khuẩn, có hình thái khác hẳn virut khác Khi xâm nhập thể vật chủ, chúng gắn đuôi prôtêin vào tế bào vi khuẩn Các enzim đuôi phân huỷ chỗ màng tế bào vi khuẩn để đưa ADN thể ăn khuẩn vào Trong tế bào vi khuẩn chế tự nhân đôi ADN, phiên mã, thể ăn khuẩn sinh sản nhanh phá huỷ tế bào vật chủ tiếp tục xâm nhập vào tế bào vi khuẩn khác Mỗi loại thể ăn khuẩn thường kí sinh loại vi khuẩn định
Vi khuẩn
Vi khuẩn thể đơn bào nhỏ nhất, trung bình từ đến micrômet (mm) (1mm=10-3mm) Vi khuẩn đa dạng: hình que (trực khuẩn), hình cầu (cầu khuẩn), hình xoắn (xoắn khuẩn)
Cấu tạo thể chúng đơn giản, gồm chất nguyên sinh màng, chưa có nhân rõ rệt ADN tập trung phần tế bào chưa có màng ngăn cách với phần tế bào chất xung quanh
Đa số vi khuẩn kí sinh gây bệnh cho thực vật, động vật người Ví dụ, trực khuẩn gây bệnh bạch hầu, bệnh thương hàn, bệnh lao; cầu khuẩn gây bệnh lậu; xoắn khuẩn gây bệnh giang mai, bệnh tả Có loại vi khuẩn có ích, vi khuẩn sử dụng công nghiệp lên men, sản xuất kháng sinh, hoocmôn Một số hoại sinh, số có khả tự tổng hợp lấy chất hữu để sống nhờ lượng q trình phân giải chất mơi trường xung quanh, sử dụng lượng ánh sáng mặt trời chúng có chất tượng tự diệp lục xanh
Vi khuẩn sinh sản nhanh, khoảng 20 phút lại phân chia lần theo kiểu trực phân Với tốc độ đó, sau giờ, từ vi khuẩn cho 250000 vi khuẩn điều kiện thuận lợi nhiệt độ va
Vi khuẩn lam
Thuộc nhóm có nhân nguyên thuỷ, có khả quang hợp nhờ có sắc tố, nhóm nguyên thuỷ thực vật có diệp lục
Tảo đơn bào
Một số tảo đơn bào tảo lục, tảo vỏ có nhân rõ ràng Nhờ có diệp lục mà tảo có khả tự tổng hợp chất hữu để sống sử dụng lượng ánh sáng mặt trời
(2)Các động vật ngun sinh có hình dạng kích thước khác nhau; thể cấu tạo tế bào chúng có tổ chức thể phức tạp Trong tế bào, ngồi nhân cịn có nhiều bào quan nằm tế bào chất, giữ nhiệm vụ khác nhau, bảo đảm tiêu hoá, tiết vận động
Đa số động vật nguyên sinh sống tự do, có số kí sinh gây bệnh Gặp điều kiện thuận lợi, động vật nguyên sinh sinh sản phát triển nhanh Chúng sinh sản chủ yếu cách phân đôi (trực phân) Khi gặp điều kiện không thuận lợi ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm , chúng kết thành bào xác, tạm thời ngừng hoạt động Khi gặp điều kiện thuận lợi, bào xác vỡ chúng trở lại hoạt động bình thường II Tổ chức sống thể đa bào
Tập đoàn đơn bào
Tập đoàn đơn bào cầu nối thể đơn bào thể đa bào tập đồn đơn bào, gồm có tập đồn tảo Panđơrina tập đồn vơnvơc
Sự phức tạp hoá tổ chức thể đa bào.
Cơ thể đa bào có phức tạp hố tổ chức thể: Tồn thể khối thống gồm nhiều hệ quan hoạt động nhịp nhàng, ăn khớp với
Cấu tạo tế bào thể đa bào
Tế bào thể đa bào có cấu trúc chức sau: a) Màng sinh chất:
Được cấu tạo phân tử prôtêin nằm phân tử lipit, dài khoảng 70 – 120Å (1Å=10-7mm) Màng khơng có nhiệm vụ bảo vệ khối sinh chất bên trong, ngăn cách tế bào, mà qua cịn thực trao đổi chất có chọn lọc tế bào với mơi trường (quanh tế bào)
b) Chất nguyên sinh bào quan:
Chất nguyên sinh gồm nội chất (ở gần nhân) lớp ngoại chất (ở gần màng) Trong chất nguyên sinh có nhiều bào quan thực hoạt động sống tế bào
* Ti thể: có dạng hình sợi, hình que hay hình hạt Các tế bào có cường độ trao đổi chất cao, hoạt động sinh lí phức tạp có nhiều ti thể (mỗi tế bào có tới 2000 ti thể) Trong ti thể có hệ enzim bảo đảm cho trình hơ hấp tế bào, tạo lượng cho hoạt động sống chúng
* Lạp thể: Chỉ có tế bào thực vật, gồm có lục lạp, sắc lạp bột lạp Trong lục lạp có cấu trúc phức tạp giữ vai trò quan trọng quang hợp * Trung thể: Chỉ có tể bào động vật, nằm gần nhân có vai trị quan trọng phân chia tế bào
* Thể Gơngi: Có dạng túi dẹt, nằm gần nhân Nó tập trung chất tiết, chất cặn bã hoạt động sống tế bào chất độc từ đột nhập vào thể để loại khỏi tế bào
(3)ống có cấu tạo màng sinh chất, gồm hai loại lưới nội chất: Lưới nội chất khơng hạt (trơn) lưới nội chất có hạt, có ribơxơm đính màng Lưới nội chất tham gia vào trình trao đổi chất nơi tổng hợp nên phân tử prơtêin
* Lizơxơm: Có dạng túi nhỏ, chứa nhiều enzim thuỷ phân, có chức hồ tan chất tiêu hố bào quan hỏng
* Thể vùi: Có cấu tạo dạng hạt, chứa chất dự trữ c) Nhân:
Có màng ngăn cách chất nhân với chất nguyên sinh Trên màng nhân có nhiều lỗ nhỏ, đường kính 300 – 400 Å , qua thực trao đổi chất nhân với chất nguyên sinh Trong nhân có nhân chất nhiễm sắc
Nhân trung tâm điều khiển hoạt động sống tế bào, nơi lưu giữ thông tin di truyền; nhân tạo ribôxôm cho tế bào
Sự phân bào thể đa bào
Nguyên phân hình thức phân chia tế bào thơng thường phổ biến tế bào (trừ tế bào sinh dục) thể đa bào (kể tế bào thực vật va` động vật) đảm bảo cho thể lớn lên
Quá trình nguyên phân trải qua kì
a) Kì trung gian
Nhiễm sắc thể (NST) dạng sợi mảnh tự tổng hợp nên NST mới, giống hệt tạo thành NST kép đính tâm động kì trung thể tự nhân đơi để chuẩn bị cho phân chia
b) Kì đầu
(4)c) Kì giữa
Các NST kép tập trung mặt phẳng xích đạo thoi vô sắc NST xoắn lại, co lại đến mức ngắn có hình dạng đặc trưng cho lồi, đa số có dạng hình chữ V NST đính với sợi thoi vơ sắc chỗ gấp khúc (tâm động) quay đầu tự ngồi
d) Kì sau
Các crơmatit NST kép tách tâm động, di chuyển cực tế bào
e) Kì cuối
Tại cực, NST tháo xoắn duỗi dạng sợi mảnh kì trung gian Thoi vô sắc biến mất, màng nhân nhân xuất tạo thành nhân mới, có số NST số NST tế bào mẹ
Ở tế bào động vật, tế bào mẹ thắt dần phần để tạo thành tế bào Ở tế bào thực vật xuất vách ngăn chia thành tế bào với màng xenlulơzơ bao ngồi Như nhờ chế tự nhân đôi NST phân chia đặn cực tế bào nên NST đặc trưng cho loài giữ nguyên
III Trao đổi chất lượng thể sống
Trao đổi chất lượng la` điều kiện tồn tại, phát triển thể sống Trao đổi chất lượng la` đặc trưng sống Nhờ có trao đổi chất thường xun với mơi trường bên ngoài, sinh vật tồn tại, phát triển, sinh sản thực hoạt động sống
Sinh vật lấy thức ăn từ môi trường vào thể để bu` đắp, thay tế bào chất, vật chất bị phân huỷ, xây dựng tế bào đảm bảo cho thể sinh trưởng phát triển; đồng thời tạo lượng cần thiết cho hoạt động sống thể
Nếu trao đổi chất ngừng tiếp diễn sinh vật không tồn Sự trao đổi chất qua màng tế bào
Sự trao đổi chất tế bào môi trường thực qua màng tế bào theo chế sau:
* Khuếch tán dựa vào chênh lệch nồng độ chất hai bên màng tế bào gồm: - Thẩm thấu khuếch tán phân tử dung môi
- Thẩm tách khuếch tán chất tan * Hoạt tải qua màng tế bào
Màng tế bào sống chủ động hấp thụ thải số chất theo nhu cầu tế bào thể ngược với khuếch tán lý học Đó khả hoạt tải màng tế bào nhờ tải chất mang cần lượng
* Ngồi ra, chất có kích thước lớn trao đổi qua màng tế bào theo chế thực bào ẩm bào
Q trình chuyển hố lượng tế bào
* Sự đồng hoá: trình tổng hợp chất đặc trưng tế bào từ hợp chất vô hữu đơn giản tích luỹ lượng
Q trình tổng hợp chất địi hỏi cung cấp lượng Năng lượng lượng mặt trời lượng lấy từ q trình dị hố Vật chất tổng hợp nên có tích lượng dạng
Khơng có đồng hố khơng có vật chất sử dụng dị hố
(5)Năng lượng giải phóng dùng cho hoạt động sống tế bào, có tổng hợp chất trình đồng hố
Khơng có dị hố khơng có lượng cung cấp cho q trình đồng hoá hoạt động sống tế bào
Đồng hố dị hố hai q trình đối lập (mâu thuẫn) lại gắn bó, liên kết mật thiết với nhau: khơng có đồng hố khơng có dị hố ngược lại
Vai trị enzim trao đổi chất lượng
Enzim chất xúc tác sinh học cho phản ứng tổng hợp phân giải chất xảy liên tục tế bào
Về chất, enzim phân tử prôtêin Trong tế bào sống thể chứa nhiều loại enzim khác loại tham gia phản ứng định Ngồi prơtêin, số enzim cịn có thêm phần tử hữu nhỏ gọi côenzim chứa vitamin
Cơenzim có vai trị làm cầu nối enzim chất tham gia phản ứng Cơenzim cịn ion kim loại Mg++, Fe++, Zn++, Cu++,
Các chất tham gia phản ứng, chịu tác dụng enzim gọi chất
Cơ chế hoạt động enzim: đầu, enzim liên kết với chất để tạo thành hợp chất trung gian gọi “enzim – chất” Cuối phản ứng, hợp chất cho phân huỷ sản phẩm phản ứng giải phóng enzim nguyên vẹn Enzim giải phóng lại xúc tác phản ứng chất
Đặc tính enzim la` đẩy mạnh tốc độ phản ứng, có hoạt tính cao có tính chun hố cao
Các phương thức trao đổi chất lượng sinh vật
Toàn sinh giới chia thành hai nhóm chính: sinh vật tự dưỡng sinh vật dị dưỡng
a) Sinh vật tự dưỡng: gồm tất xanh, số vi khuẩn tảo có khả sử dụng lượng ánh sáng mặt trời lượng từ phản ứng hoá học tạo để tổng hợp chất hữu cần thiết cho thể từ chất vô đơn giản
Năng lượng sử dụng trình tổng hợp lượng ánh sáng mặt trời (quang năng) nhờ có chất diệp lục (cây xanh ) lượng tạo từ phản ứng hoá học (hoá năng) số vi khuẩn thực
Sinh vật tự dưỡng chia làm nhóm Đó là:
- Nhóm sinh vật quang tổng hợp: xanh, vi khuẩn lam tảo - Nhóm sinh vật hố tổng hợp: số vi khuẩn
b) Sinh vật dị dưỡng: gồm tất động vật, số nấm, virut phần lớn vi khuẩn Chúng khơng có khả tự tổng hợp chất hữu cần thiết cho thể mà phải lấy chất hữu có sẵn sinh vật tự dưỡng chế tạo, cung cấp cách trực tiếp hay gián tiếp
Năng lượng để tổng hợp chất hữu đặc trưng cho thể lấy từ lượng tích luỹ thức ăn có nguồn gốc xanh
Các sinh vật dị dưỡng chia thành nhiều nhóm:
- Nhóm dị dưỡng tồn phần gồm: sinh vật ăn thực vật, sinh vật ăn động vật sinh vật ăn tạp
- Nhóm cộng sinh - Nhóm hoại sinh - Nhóm kí sinh
(6)Quang hợp chuỗi dài phản ứng phức tạp, tóm tắt cách tổng quát sau:
6CO2 + 6H2O + lượng ánh sáng ® C6H12O6 + 6O2
Nhờ lấy lượng ánh sáng (khoảng 674kcal), tổng hợp phân tử glucô từ phân tử H2O phân tử CO2
Quá trình quang hợp gồm chuỗi phản ứng: phản ứng sáng, xảy grana phản ứng tối, xảy strôma
a) Chuỗi phản ứng sáng (cần ánh sáng nước)
Năng lượng ánh sáng làm số điện tử diệp lục bị bật khỏi quĩ đạo quen thuộc, để bắt đầu chuỗi di chuyển qua loạt chất truyền điện tử Sự di chuyển tạo Một phần dùng để tổng hợp phân tử ATP (ađenozin
triphophat)
Các điện tử bị bật khỏi diệp lục cách liên tục, thay điện tử lấy từ nước bị ánh sáng “quang phân”
b) Chuỗi phản ứng tối ( cần khí CO2)
Đó “phản ứng enzim” nhằm sử dụng lượngdo ATP cung cấp để tổng hợp glucô (hoặc tinh bột) từ CO2 lấy khí trời qua chu trình gọi “chu trình Canvin”
Hố tổng hợp
Cũng quang tổng hợp, hố tổng hợp q trình tổng hợp chất hữu cần thiết cho thể sinh vật tự dưỡng từ chất vô đơn giản môi trường xung quanh
Tuy nhiên, lượng sử dụng quang tổng hợp xanh (có diệp lục) lấy từ ánh sáng Cịn lượng sử dụng hố tổng hợp lại phản ứng hoá học tạo số loại vi khuẩn
Ví dụ:
- Các vi khuẩn nitrit hố, vi khuẩn Nitrơzơmơnat, ôxi hoá amôniac thành axit nitrơ để lấy lượng:
2NH3 + 3O2 ® 2HNO2 + 2H2O + 158kcal
Axit nitrơ gặp bazơ đất cho muối nitrit
- Các vi khuẩn nitrat hố, Nitrơbacte, ơxi hố nitrit thành muối nitrat hồ tan, dạng thực vật hấp th c
NaNO2 + ẵO2 đ NaNO3 + 38 kcal
- Vi khuẩn lưu huỳnh ơxi hố sunfua hiđrô thành axit sunfuric, thành muối sunfat 2H2S + O2 ® 2H2O + 2S + 115 kcal
Năng lượng giải phóng phản ứng trên, vi khuẩn sử dụng để tạo glucôzơ từ CO2 Chẳng hạn, vi khuẩn lưu huỳnh:
12H2S + 6CO2 ® C6H12O6 + 6H2O + 12S
Hô hấp lên men
Hô hấp trình phân giải hợp chất hữu (chủ yếu glucơzơ) để giải phóng lượng cung cấp cho hoạt động sống thể sinh vật
Chuỗi phản ứng phức tạp hơ hấp tóm tắt phản ứng: C6H12O6 + 6O2 ® 6CO2 + 6H2O + 674kcal
(7)Lên men (hơ hấp yếm khí): số vi sinh vật có khả phân giải glucơzơ giải phóng lượng mà khơng cần ơxi Đó vi sinh vật lên men thối, vi sinh vật lên men rượu vi sinh vật lên men lactic
Khi có đủ ơxi nhóm vi sinh vật ơxi hố glucơzơ thành CO2 H2O hô hấp thu nhiều lượng để đẩy mạnh tổng hợp chất sống
Tuy nhiên, mơi trường yếm khí, vi sinh vật chuyển hoá đường thành rượu êtylic CO2 theo phương trình:
C6H12O6 ® 2CO2 + 2C2H5OH + 25kcal
(glucôzơ) (rượu)
Cũng điều kiện yếm khí, nhóm vi sinh vật khác chuyển hố glucơzơ thành phân tử axit lactic giải phóng 38 kcal:
C6H12O6 ® 2C3H6O3 + 38kcal
(glucôzơ) (axit lactic)
Trong trường hợp trên, lượng thu 1/20 so với ơxi hố đường
Chương II: SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN, SINH SẢN VÀ CẢM ỨNG I Sự sinh trưởng, phát triển thực vật va` động vật
Khái niệm sinh trưởng phát triển
a) Sự sinh trưởng
Sinh trưởng tăng kích thước khối lượng sinh vật giai đoạn lớn lên theo chế nguyên phân Quá trình sinh trưởng sinh vật nhanh chậm tuỳ theo thời kỳ Sinh trưởng trình kép: gồm phân bàođảm bảo tăng kích thước khối lượng thể phân hoá tế bào để đảm nhiệm chức (của tế bào, quan ) thể
b) Sự phát triển
Phát triển làm biến đổi khơng hình thái mà chức sinh lý theo giai đoạn đời sinh vật Ví dụ, tằm dâu, phân biệt giai đoạn trứng, ấu trùng, sau thành nhộng cuối bướm
c) Quan hệ sinh trưởng phát triển
Sinh trưởng phát triển liên quan mật thiết với nhau, nhiều khó phân biệt Sinh trưởng la` điều kiện phát triển phát triển lại làm thay đổi sinh trưởng Ví dụ, giai đoạn phát dục, thể sinh vật thường lớn nhanh; đến giai đoạn trưởng thành ngừng sinh trưởng va` đến giai đoạn ngừng sinh sản thể bắt đầu suy thối Sự sinh trưởng phát triển thực vật
Đời sống thể thực vật thực nối tiếp giai đoạn giai đoạn thể giao tử giai đoạn thể bào tử Hai giai đoạn khác chủ yếu số nhiễm sắc thể tế bào(thể bào tử lưỡng bội, thể giao tử đơn bội) dạng phân bào để sinh
a) Giai đoạn thể giao tử
Thể giao tử phát sinh từ bào tử đơn bội lớn lên nhờ lần nguyên phân liên tiếp, nên thể gồm tế bào đơn bội (n) Khi thể giao tử trưởng thành, quan sinh sản, có tế bào phát triển thành giao tử (noãn cầu) đơn bội tế bào khác phát triển thành giao tử đực (tinh trùng) đơn bội Sự kết hợp giao tử giao tử đực (thụ tinh) tạo nên hợp tử lưỡng bội
(8)Thể bào tử phát sinh từ hợp tử lưỡng bội Thể bào tử lớn lên nhờ lần nguyên phân liên tiếp nên thể gồm tế bào lưỡng bội Khi thể bào tử trưởng thành, quan sinh sản, có tế bào lưỡng bội chuyển sang giảm phân, tế bào sinh bào tử đơn bội Trong sinh trưởng phát triển thực vật có xen kẽ giai đoạn
Như vậy, bào tử đơn bội phát triển thành thể giao tử đơn bội, thể giao tử sinh giao tử đực giao tử cái; thụ tinh tạo thành hợp tử Hợp tử lưỡng bội phát triển thành thể bào tử lưỡng bội; thể bào tử giảm phân để sinh bào tử đơn bội Vòng đời tiếp diễn với mốc phân bào giảm nhiễm (để sinh bào tử chuyển từ hệ lưỡng bội sang hệ đơn bội) thụ tinh (để kết hợp giao tử chuyển từ hệ đơn bội sang hệ lưỡng bội)
c) Sự tương quan giai đoạn
Tuỳ loại thực vật, mà tỉ lệ thời gian tầm quan trọng giai đoạn nói thay đổi Trong q trình tiến hố xuất dạng thực vật có giai đoạn thể giao tử chiếm ưu (rêu), sau chúng nhường chỗ dần cho dạng thực vật có giai đoạn thể bào tử chiếm ưu (cây có hoa)
* Chu trình phát triển rêu
Cây rêu màu lục ta thường thấy giao tử thể đơn bội, có thân giữa, xanh chứa diệp lục xung quanh “rễ giả” mọc sâu vào đất Rễ hút nước và, muối khống từ đất, cịn quang hợp để tạo chất sống, nên thể giao tử dạng sống độc lập Lúc rêu trưởng thành, quan sinh sản đực (túi tinh) tạo nhiều tinh trùng nhỏ có roi; quan sinh sản (túi noãn) chứa noãn cầu Noãn cầu thụ tinh thành hợp tử
(9)Hợp tử phát triển thành thể bào tử Thể bào tử thân nhỏ, màu nâu, không lá, kí sinh thể giao tử cách mọc “chân” vào mô thể giao tử để hút chất dinh dưỡng Thể bào tử có túi nhỏ đỉnh, tế bào mẹ lưỡng bội giảm phân bào tử đơn bội Bào tử rơi xuống đất lại tạo thành thể giao tử đơn bội Như rêu, dạng sinh trưởng phát triển mạnh thể giao tử đơn bội
* Chu trình phát triển có hoa
Ngược với rêu, có hoa thể bào tử lưỡng bội, có đủ thân, lá, rễ sống độc lập Thể bào tử sinh trưởng phát triển mạnh, có cao hàng trăm mét Trái lại, thể giao tử xuất thời gian ngắn vào lúc hoa Nhờ giảm phân, hoa sinh loại bào tử đơn bội: bào tử nhỏ phát triển thành thể giao tử đực (hạt phấn), chứa nhân sinh sản đực bào tử lớn phát triển thành thể giao tử cái, chứa noãn cầu Sự thụ tinh lại tái tạo thể bào tử lưỡng bội, tức dạng quen thuộc Ở có hoa, dạng sinh trưởng phát triển mạnh thể bào tử lưỡng bội
Sự sinh trưởng phát triển động vật
a) Sự sinh trưởng
Ở động vật, trứng thụ tinh thành hợp tử Hợp tử lúc đầu nhỏ trứng thực chất tế bào đơn độc Sau hợp tử bắt đầu phân chia liên tiếp nhiều lần, số tế bào tăng dần, làm cho kích thước khối lượng thể tăng dần Sự sinh trưởng động vật có đặc điểm:
- Tốc độ sinh trưởng thể không đều, lúc chậm, lúc nhanh, có lúc nhanh - Tốc độ sinh trưởng phận, quan, mô khác thể không giống
(10)vào thời kỳ khác Khi đến tuổi trưởng thành, loại động vật có kích thước (độ lớn) giới hạn
b) Sự phát triển
Trong đời sống lồi động vật phân biệt nhiều giai đoạn phát triển Mỗi giai đoạn phát triển có đặc điểm hình thái, sinh lí đặc trưng
Người ta vào sinh trưởng cá thể non hình thái thể để phân chia giai đoạn phát triển động vật
Các nhân tố ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển sinh vật
a) Ảnh hưởng nhân tố bên
* Tính di truyền: Tính di truyền định đặc điểm sinh trưởng phát triển đặc trưng cho loài đặc biệt tốc độ lớn giới hạn lớn Có lồi lớn nhanh, đẻ sớm có lồi lớn chậm đẻ muộn
* Giới tính: Trong lồi, đực có sức lớn vịng đời khác Nói chung, giữ chức sinh sản để trì nịi giống, nên thường lớn nhanh đực thường sống lâu
* Các hoocmôn sinh trưởng phát triển: Sự sinh trưởng phát triển thực vật va` động vật chịu ảnh hưởng chất thể tạo để điều khiển sinh trưởng phát triển , gọi hoocmôn sinh trưởng phát triển Ví dụ, thú, tuyến não tiết nhiều loại hoocmơn phối hợp với hoocmơn tuyến giáp để gây lùn khổng lồ
b) Ảnh hưởng nhân tố bên ngoài
* Ảnh hưởng môi trường: Các điều kiện nhiệt độ, độ ẩm ảnh hưởng mạnh lên sinh trưởng phát triển sinh vật Ảnh hưởng nhiệt độ thường rõ Ví dụ, cá rơ phi lớn nhanh nhiệt độ 30oC; nhiệt độ xuống 18oC, cá ngừng lớn ngừng đẻ Một số động vật dơi, ếch, gấu, ốc “ngủ đông” trời trở rét, chúng ngừng ăn, ngừng lớn gầy nhanh
* Ảnh hưởng thức ăn: Thức ăn ảnh hưởng nhiều đến sinh trưởng phát triển sinh vật Ví dụ, lợn cai sữa, tăng hàm lượng lizin từ 0,45% đến 0,85%, lợn lớn nhanh (từ 80g/ngày đến 210g/ngày, tăng gần gấp lần)
* Ảnh hưởng sinh vật: Trong mơi trường, lồi sinh vật thích nghi với mật độ sống chung xác định tương ứng với nguồn thức ăn điều kiện ngoại cảnh khác Mật độ tăng “mức chịu đựng” gây tác hại kìm hãm sinh trưởng phát triển:
- Sự cạnh tranh để giành thức ăn, vốn có hạn, gay gắt
- Tình trạng “q đơng”sẽ dẫn đến tranh giành lẫn điều kiện sống hạn chế lẫn nên lớn chậm
- Khối lượng phế thải tăng, gây ô nhiễm môi trường sống
c) Tác động người lên sinh trưởng phát triển sinh vật
Để tăng suất vật nuôi, trồng, người vận dụng qui luật sinh trưởng, phát triển sinh vật chăn nuôi, trồng trọt Cụ thể là: cải tạo giống di truyền, cải tạo môi trường tác động trực tiếp lên sinh vật, làm cho chúng sinh trưởng, phát triển tốt
(11)
Sinh sản vơ tính hình thức sinh sản mà khơng có kết hợp yếu tố đực yếu tố (không qua thụ tinh) Có hình thức sinh sản vơ tính
a) Sự phân đơi: hình thức sinh sản phổ biến sinh vật bậc thấp (vi khuẩn, thực vật va` động vật đơn bào) Cơ thể mẹ tự co thắt tách làm phần giống nhau, phần lớn dần lên lúc mẹ Sự phân đôi tế bào bao gồm chất nguyên sinh, bào quan nhân Nhân cá thể giữ nguyên số nhiễm sắc thể 2n, mẹ
b) Sự sinh sản sinh dưỡng: hình thức sinh sản thể đa bào mà cá thể sinh từ phận sinh dưỡng thể mẹ
* Ở động vật: có dạng sinh sản sinh:
- Sự nảy chồi phần nhỏ thể mẹ lớn nhanh vùng lân cận, để trở thành thể Sau đó, thể tiếp tục sống bám thể mẹ tách hẳn thành cá thể độc lập Ví dụ, nảy chồi thuỷ tức Ở thực vật, bèo sinh sản nảy chồi
- Sự tái sinh khả mọc lại (tái tạo) phần (đuôi, chi, ) số động vật Khả tái sinh đạt mức độ cao, xem dạng sinh sản vơ tính Ví dụ, bọt biển, thuỷ tức, biển, đỉa biển Planaria bị cắt thành nhiều mảnh vụn, mảnh mọc phần thiếu để tạo lại ,một thể nguyên vẹn
* Ở thực vật: Trong thiên nhiên, thực vật bậc cao có khả tạo thể từ phần thân bò (rau má), thân rễ (cỏ gấu), thân củ (khoai tây), thân hành (củ hành), rễ củ (khoai lang), (cây bỏng) Đó hình thức sinh sản sinh dưỡng tự nhiên Trong trồng trọt, người ta thường nhân giống nhờ tượng sinh sản sinh dưỡng thực vật, cách cắt rời phần nhỏ mẹ để tạo thành Đó sinh sản sinh dưỡng nhân tạo Có dạng sinh sản sinh dưỡng nhân tạo giâm, chiết ghép
Ngồi ra, phương pháp ni cấy mơ phương pháp nhân giống vơ tính người sử dụng để nhân giống quí
c) Sinh sản bào tử hình thức mà đócơ thể sinh từ tế bào gọi bào tử Bào tử hình thành từ tế bào thể mẹ (tảo lục đơn bào) từ quan riêng biệt thể mẹ gọi túi bào tử (dương xỉ) Bào tử khơng di động được, chúng phát tán nhờ gió, nước; di chuyển nước nhờ roi Khi gặp điều kiện thuận lợi, bào tử nảy mầm thành thể Với hình thức sinh sản bào tử, cá thể mẹ sinh nhiều cá thể Các cá thể giống có NST “sao chép” nguyên vẹn từ NST thể mẹ nên lặp lại tính chất thể mẹ
Sự sinh sản hữu tính
Sinh sản hữu tính hình thức sinh sản cần có kết hợp tế bào gọi giao tử Các giao tử chưa phân hố rõ rệt phân hoá rõ rệt thành trứng tinh trùng Sự kết hợp giao tử tạo thành hợp tử Hợp tử phát triển thành thể
a) Hiện tượng giảm phân hình thành giao tử
(12)* Giao tử đực: Tinh trùng gồm phần: đầu, thân va` (roi) có khả chuyển động để tìm đến giao tử (trứng)
* Giao tử cái: Các giao tử (trứng động vật, noãn cầu thực vật) lớn nhiều so với giao tử đực lồi, khơng di chuyển
b) Sự thụ tinh
Sự thụ tinh động vật hay thực vật hoà làm giao tử đực để tạo thành hợp tử
Đối với sinh vật bậc thấp nước, thụ tinh xảy mơi trường nước (cầu gai, sị, hến, rong biển ), với sinh vật bậc cao, sống cạn, thụ tinh xảy quan sinh dục
c) Sự sinh sản hữu tính thực vật
* Tiếp hợp hình thức sinh sản hữu tính sơ khai thực vật Cơ quan sinh sản chưa phân hố rõ ràng Ví dụ: Sự tiếp hợp tảo xoắn Hai sợi tảo (đơn bội) áp sát Trên tế bào đối diện, xuất u nhỏ mọc xích lại gần nối liền với thành ống thông tế bào Nhân tế bào chất tế bào tràn vào ống hoà vào nhân tế bào chất tế bào tạo thành hợp tử (2n) Hợp tử phân chia lần liên tiếp để tạo thành nhân đơn bội (n) Sau đó, nhân bị thối hố, nhân cịn lại tạo thành tế bào mầm đơn bội (n) tiếp tục lớn lên theo chế nguyên phân
* Ở thực vật bậc cao (từ rêu trở lên), sinh sản hữu tính khâu khơng thể thiếu vòng đời chúng
Sự xen kẽ hệ (thể giao tử thể bào tử) xen kẽ sinh sản vơ tính bào tử sinh sản hữu tính giao tử
* Ở xanh có hoa:
- Cơ quan sinh sản đực (nhị):
Nhị gồm bao phấn, mọc đầu cuống nhị Bao phấn có ngăn Mỗi ngăn chia thành túi phấn chứa hạt phấn Khi túi phấn chín mở để phóng thích hạt phấn Mỗi hạt phấn thường gồm tế bào có lớp màng; lớp ngồi dày lớp mỏng Hạt phấn hình thành từ tế bào mẹ hạt phấn (2n) Mỗi tế bào mẹ cho bào tử, tức hạt phấn đơn bội (n), kết phân chia giảm nhiễm Mỗi hạt phấn chứa nhân (một nhân sinh dưỡng nhân sinh dục), bao quanh chất ngun sinh ngồi có vỏ bao bọc
- Cơ quan sinh sản (nhụy):
Nhụy gồm phần phình to bầu phần bầu vịi chứa mơ ni dưỡng Đầu vịi phình to thành khối hình cúc áo, giàu chất dinh dưỡng nhựa dính để giữ ni hạt phấn Bầu chứa nỗn Nỗn có nhiều dạng khác (thẳng, cong ) Mỗi noãn gồm khối tế bào bọc lớp màng bảo vệ có lỗ thơng (lỗ nỗn), có phận quan trọng liên quan đến chức sinh sản túi phôi
Túi phôi tạo thành từ tế bào mẹ (2n) qua lần phân bào liên chế giảm phân để tạo tế bào đơn bội (n) Nhưng có tế bào bị thoái hoá, tế bào phân chia liên tiếp để kết thành túi phôi Túi phôi chứa nhiều nhân, có nhân tham gia vào trình thụ tinh nỗn cầu đơn bội (n) nhân phụ
- Sự thụ phấn
Thụ phấn trình chuyển vận hạt phấn từ nhị sang đầu vòi nhụy hoa loài
(13)cây khác loài Sự thụ phấn chéo thường xảy hoa đơn tính lưỡng tính, nhị nhụy khơng chín lúc Tác nhân thụ phấn trọng lực, gió, nước, sâu bọ (thụ phấn tự nhiên) hay người (thụ phấn nhân tạo)
- Sự nảy mầm hạt phấn
Hạt phấn rơi vào đầu nhụy gặp điều kiện thuận lợi nảy mầm mọc ống phấn Ống phấn theo vòi nhụy vào bầu Nhân tế bào ống phấn chuyển đầu ống, nhân tế bào phát sinh tạo thành tinh tử có n nhiễm sắc thể nằm ống phấn, ống phấn mang tới noãn
- Sự thụ tinh
Khi ống phấn đến noãn, qua lỗ noãn tới túi phôi; đầu ống phấn vỡ ra, tinh tử kết hợp với noãn cầu thành hợp tử (2n), sau phát triển thành phơi, cịn tinh tử thứ kết hợp với nhân thứ cấp 2n (nhân phụ) để hình thành nên nội nhũ 3n Như thực vật hạt kín, có giao tử đực tham gia vào thụ tinh nên gọi thụ tinh kép Sau thụ tinh, noãn biến đổi thành hạt Hạt gồm có phơi, phơi nhũ vỏ bọc ngồi
d) Sự sinh sản hữu tính động vật * Ở động vật đơn bào ( tiếp hợp)
Hình thức sinh sản hữu tính đơn giản động vật tiếp hợp trùng đế giày Trùng đế giày vốn có nhân (1 nhân lớn, nhân bé) lưỡng bội Khi sinh sản, trùng đế giày áp sát vào Nhân bé giảm phân cho nhân nhỏ đơn bội, số có nhân thối hố cịn nhân ngun phân lần nhân đơn bội Một nhân di chuyển sang trùng đế giày đối diện, nhân cịn lại hồ hợp làm (thụ tinh) với nhân bé từ trùng đế giày di chuyển sang, tạo thành nhân bé lưỡng bội Hai nhân lớn trùng đế giày tiêu biến Nhân bé hình thành nguyên phân nhân bé nhân lớn Sau trùng đế giày tách rời Mỗi trùng đế giày lại nguyên phân lần trùng đế giày
Như tiếp hợp trùng đế giày có đủ trình giảm phân thụ tinh, đặc trưng cho sinh sản hữu tính
* Ở động vật đa bào bậc thấp
Tất động vật đa bào (lưỡng bội – 2n) không qua trình giảm phân hình thành giao tử đơn bội (n) qua trình thụ tinh tạo thành hợp tử (2n) Hợp tử nguyên phân liên tiếp để trở thành thể có NST lưỡng bội (2n)
Trong q trình tiến hố giới động vật thể rõ: hoàn thiện dần quan sinh sản có liên quan đến hồn thiện dần hình thức thụ tinh, bảo vệ phơi chăm sóc non
- Sự hồn thiện quan sinh sản:
+ Từ chỗ chưa có quan sinh sản đến chỗ có quan sinh sản chuyên biệt
+ Từ chỗ chưa phân hố tính đực – (chưa phân biệt giao tử đực giao tử cái) đến chỗ phân hoá rõ ràng thành giao tử đực (tinh trùng) giao tử (trứng)
+ Từ chỗ lưỡng tính (cơ quan sinh sản đực nằm thể) giun dẹt, giun đất đến chỗ đơn tính (các quan sinh sản nằm thể khác nhau) hầu hết loài động vật
- Sự hồn thiện hình thức thụ tinh:
(14)+ Từ chỗ tự thụ tinh đến thụ tinh chéo tạo thay đổi vật chất di truyền làm nguyên liệu cho trình chọn lọc tiến hố
- Sự bảo vệ phơi chăm sóc con:
+ Từ chỗ phơi trứng phát triển điều kiện môi trường tự nhiên (sâu bọ, bò sát) đến chỗ bớt lệ thuộc vào môi trường xung quanh (chim, thú)
+ Từ chỗ non sinh khơng bảo vệ chăm sóc đến chỗ bảo vệ, chăm sóc ni dưỡng thời gian định tuỳ theo loài
Như vậy, q trình tiến hố động vật, hoàn thiện quan sinh sản, hình thức thụ tinh đảm bảo tỉ lệ sống sót non ngày cao Số giao tử hợp tử tỉ lệ nghịch với xác suất sống sót cá thể sinh
III Tính cảm ứng sinh vật
Tính cảm ứng thực vật động vật đơn bào
a) Khái niệm: Khả nhận biết đổi thay môi trường để phản ứng kịp thời, gọi tính cảm ứng Các đổi thay gây phản ứng sinh vật gọi kích thích
Hiện tượng cảm ứng gồm khâu chủ yếu: - Tiếp nhận kích thích
- Phân tích_tổng hợp kích thích để định hình thức mức độ phản ứng - Thực phản ứng
Hiệu phản ứng phụ thuộc vào mức tiến hoá sinh vật Sinh vật có tổ chức cao, phản ứng xác, mau lẹ tinh tế
b) Tính cảm ứng thực vật
* Tính cảm ứng thực vật có đặc điểm:
- Phản ứng khó nhận thấy, phải qua nghiên cứu phát
- Phản ứng chậm, có phải hàng ngày, hàng tháng hàng năm phát
* Một số dạng cảm ứng thực vật
- Tính hướng sáng (hướng sáng dương hướng sáng âm) - Tính hướng đất (hướng đất dương hướng đất âm) - Cảm ứng va chạm mạnh
- Cảm ứng theo nhịp ngày, đêm
c) Tính cảm ứng động vật đơn bào
Mọi động vật đơn bào có khả nhận biết trả lời kích thích từ mơi trường sống Ví dụ, amip biết tránh ánh sáng chói chiếu thẳng; trùng roi (Euglena) biết bơi tới chỗ sáng để quang hợp tốt hơn; trùng đế giày (Paramecium) bơi tới chỗ có nhiều ôxi Tính cảm ứng động vật đa bào
a) Đặc điểm
Tính cảm ứng động vật đa bào thể rõ nét mau lẹ thực vật Các hình thức phản ứng động vật đa dạng Có thể phân biệt dạng tiêu biểu dạng vận động dạng tiết
b) Các mức độ cảm ứng
Trong q trình tiến hố, động vật hình thành quan cảm ứng chuyên tiếp nhận kích thích trả lời Ta phân biệt mức độ thể tính cảm ứng, qua tiến hoá hệ thần kinh
(15)Các động vật đa bào bậc thấp có hệ thần kinh cịn thơ sơ (hệ thần kinh lưới), nên chúng thu nhận kích thích phản ứng khắp bề mặt thể Như vậy, cần có kích thích tồn thân phản ứng (lan toả), khơng có khu vực phản ứng rõ rệt, trả lời khơng xác Ví dụ, thuỷ tức, hệ thần kinh gồm tế bào cảm giác phân bố khắp bề mặt thể, bị kích thích thuỷ tức co rúm toàn thân
* Hệ thần kinh chuỗi:
Ở động vật cao giun đốt, tế bào thần kinh xếp thành chuỗi hạch chạy dọc theo chiều dài thành bụng (hệ thần kinh chuỗi) nên cảm ứng bước đầu định khu chuỗi hạch Ví dụ, giun đốt, cảm ứng định khu đốt
* Hệ thần kinh hạch:
Ở mức tiến hố cao sâu bọ, có kết hợp đốt thể thành phần: đầu, ngực bụng nên yếu tố thần kinh tập trung thành khối hoạt động cảm ứng phức tạp xác
* Hệ thần kinh ống:
Ở động vật có xương sống, tế bào thần kinh kết hợp thành ống Từ cá đến thú, thành ống dày dần số tế bào thần kinh tăng, kèm với tượng tập trung cao độ tế bào thần kinh não (sự đầu hố) Ở động vật có xương sống bậc cao, hệ thần kinh nói chung gồm phần rõ rệt:
- Phần ngoại biên: gồm quan chuyên làm nhiệm vụ thu nhận kích thích từ mơi trường ngồi từ mơi trường Đó quan thụ cảm
- Phần trung ương: Đây nơi làm nhiệm vụ xử lý thông tin đưa về, gồm não tuỷ sống
- Phần liên lạc: Bộ phận làm nhiệm vụ truyền thông tin não tuỷ sống (đường cảm giác), từ não tuỷ sống phận thể (đường vận động) Đó dây thần kinh
Tóm lại, dạng thần kinh hình ống, nhờ có tượng “đầu hố” nên thơng tin kích thích từ khắp nơi thể não tổng hợp, phân tích lựa chọn cách phản ứng thích hợp Do đó, phản ứng thể kết xử lý thông tin trung ương thần kinh, nhằm bảo đảm thống nội thể thể với môi trường cách chặt chẽ
Hiện tượng phản xạ
a) Khái niệm:
Phản xạ trả lời động vật kích thích mơi trường Trả lời vận động hay tượng tiết
b) Cơ chế phản xạ: có chế chủ yếu, tuỳ theo phương tiện thông tin sử dụng
* Cơ chế thể dịch
Thực qua đường máu, nhờ chất mơi giới hố học hoocmơn Ví dụ, axêtincôlin làm tim đập chậm yếu, ngược lại, ađrênalin làm tim đập nhanh mạnh
* Cơ chế thần kinh
Thực qua hệ thần kinh, nhờ xung thần kinh Về chất xung điện, lan truyền nơron Ví dụ, ta dùng điện kế cực nhạy ghi dòng điện chạy dây thần kinh sóng điện não
c) Các dạng phản xạ: có dạng phản xạ chủ yếu động vật
(16)Phản xạ vốn bẩm sinh, di truyền, chung cho lồi có tính bền vững, khơng địi hỏi phải học tập, rèn luyện đời sống Ví dụ, nóng làm tốt mồ hơi, lạnh gây run da gà
* Phản xạ có điều kiện
Khác với phản xạ khơng điều kiện, phản xạ có điều kiện hình thành đời sống cá thể, vốn học được, không di truyền, không bền vững, gặp cá thể học phản xạ dễ thay đổi hồn cảnh sống thay đổi Ví dụ, người dạy động vật làm xiếc, dạy chó trinh sát, dạy voi vận tải
d) Cách thành lập phản xạ có điều kiện
Muốn thành lập phản xạ có điều kiện, ta cần thực bước sau: - Xác định mục tiêu phản xạ muốn thành lập
- Tìm kích thích đặc trưng có hiệu cao
- Kết hợp nhiều lần kích thích khơng điều kiện có điều kiện Phần II: SINH THÁI HỌC
Chương I: SINH THÁI HỌC CÁ THỂ I Môi trường nhân tố sinh thái Khái niệm
* Mơi trường bao gồm tất bao quanh sinh vật, tất yếu tố vô sinh hũu sinh có tác động trực tiếp gián tiếp lên sống, phát triển sinh sản sinh vật
Có loại mơi trường phổ biến : môi trường đất, môi trường nước, môi trường khơng khí mơi trường sinh vật
* Nhân tố sinh thái nhân tố vô sinh, hữu sinh có tác động trực tiếp gián tiếp lên sinh trưởng, phát triển sinh sản sinh vật
Có nhóm nhân tố sinh thái :
- Nhân tố vô sinh: bao gồm tất yếu tố khơng sống thiên nhiên có ảnh hưởng đến thể sinh vật ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm v.v
-Nhân tố hũu sinh: bao gồm tác động sinh vật khác lên thể sinh vật -Nhân tố nguời: bao gồm tác động trực tiếp hay gián tiếp người lên thể sinh vật
Ảnh hưởng nhân tố sinh thái lên thể sinh vật
a) Ảnh hưởng nhân tố vô sinh * Nhiệt độ
Nhiệt độ ảnh hưởng thường xuyên tới hoạt động sống sinh vật
- Thực vật động vật biến nhiệt ếch nhái, bò sát phụ thuộc trực tiếp vào nhiệt độ môi trường Nhiệt độ môi trường tăng hay giảm nhiệt độ thể chúng tăng, giảm theo
Động vật đẳng nhiệt chim thú có khả điều hịa giữ thân nhiệt ổn định nên phát tán sinh sống khắp nơi Ví dụ, vùng băng giá Cực Bắc (lạnh tới - 40o C) có lồi cáo cực (thân nhiệt 38oC) gà gô trắng (thân nhiệt 43oC) sinh sống
- Giới hạn sinh thái: Các loài sinh vật phản ứng khác với nhiệt độ Ví dụ, cá rơ phi nước ta chết nhiệt độ 5,6oC 42oC phát triển thuận lợi 30oC. Nhiệt độ 5,6oC gọi giới hạn dưới, 42oC gọi giới hạn trên 30oC điểm cực
thuận nhiệt độ cá rô phi Việt Nam Từ 5,6oC đến 42oC gọi giới hạn chịu
(17)- Nhiệt độ môi trường tăng lên làm tăng tốc độ q trình sinh lí thể sinh vật Ở động vật biến nhiệt, nhiệt độ môi trường cao chu kì sống chúng ngắn Ví dụ, ruồi giấm có chu kì sống (từ trứng đến ruồi trưởng thành) 25oC 10 ngày đêm 18oC 17 ngày đêm.
Sự biến đổi nhiệt độ môi trường ảnh hưởng tới đặc điểm hình thái (nóng q bị cằn) sinh thái (chim di trú vào mùa đông, gậm nhấm sa mạc ngủ hè vào mùa khô nóng)
- Tổng nhiệt hữu hiệu (S)
+ Mỗi lồi sinh vật có u cầu định lượng nhiệt (tổng nhiệt) để hoàn thành giai đoạn phát triển hay chu kì phát triển gọi tổng nhiệt hữu hiệu (độ/ngày) tương ứng
+ Tổng nhiệt hữu hiệu số nhiệt cần cho chu kỳ (hay giai đoạn) phát triển động vật biến nhiệt Tổng nhiệt hữu hiệu tính cơng thức:
S = (T-C).D
T: nhiệt độ môi trường D: thời gian phát triển
C: nhiệt độ ngưỡng phát triển
+ C khơng đổi lồi nên tổng nhiệt hữu hiệu nhau: S = (T1 – C).D1 = (T2 – C).D2 = (T3 – C).D3
* Độ ẩm nước
- Nước thành phần quan trọng thể sinh vật : chiếm từ 50% đến 98% khối lượng cây, từ 50% (ở Thú) đến 99% (ở Ruột khoang) khối lượng thể động vật
- Mỗi động vật thực vật cạn có giới hạn chịu đựng độ ẩm Loại châu chấu di cư có tốc độ phát triển nhanh độ ẩm 70% Có sinh vật ưa ẩm (thài lài, ráy, muỗi, ếch nhái ), có sinh vật ưa khơ (cỏ lạc đa`, xương rồng, nhiều loại thằn lằn, chuột thảo nguyên)
- Nước ảnh hưởng lớn tới phân bố sinh vật Trên sa mạc có sinh vật, vùng nhiệt đới ẩm nhiều nước sinh vật đơng đúc
* Ánh sáng
- Ánh sáng Mặt Trời nguồn lượng hoạt động sống sinh vật Cây xanh sử dụng lượng ánh sáng Mặt Trời quang hợp Động vật ăn thực vật sử dụng gián tiếp lượng ánh sáng Mặt Trời
- Ánh sáng tác động rõ rệt lên sinh trưởng, phát triển sinh vật Cây đậu xanh đặt ánh sáng liên tục lớn nhanh hoa muộn tới 60 ngày
- Mỗi sinh vật có giới hạn chịu đựng ánh sáng
Ví dụ, có ưa bóng, có ưa sáng; có động vật ưa hoạt động ngày, có động vật ưa hoạt động đêm
Ngồi ba nhân tố cịn có nhiều nhân tố vô sinh khác ảnh hưởng tới đời sống sinh vật đất, gió, độ mặn nước, nguyên tố vi lượng
b) Ảnh hưởng nhân tố hữu sinh * Quan hệ loài:
(18)- Cách li: làm giảm nhẹ cạnh tranh, ngăn ngừa gia tăng số lượng cá thể cạn kiệt nguồn thức ăn mật độ quần thể tăng mức cho phép, gây cạnh tranh, số cá thể động vật phải tách khỏi quần tụ tìm nơi sống
* Quan hệ khác loài
- Quan hệ hỗ trợ: Cộng sinh quan hệ cần thiết có lợi cho bên dinh dưỡng lẫn nơi Ví dụ, vi khuẩn lam cộng sinh với nấm tạo thành địa y Quan hệ hợp tác quan hệ có lợi cho bên không thiết cần cho tồn chúng Quan hệ hội sinh quan hệ có lợi cho bên
- Quan hệ đối địch: quan hệ cạnh tranh cá thể khác loài thức ăn, nơi biểu hiện:
+ Động vật ăn thịt - mồi: sinh vật tiêu diệt sinh vật khác (mèo bắt chuột, cáo bắt gà )
+ Quan hệ kí sinh - vật chủ: sinh vật sống bám vào thể sinh vật khác (giun, sán kí sinh động vật người )
+ Quan hệ ức chế - cảm nhiễm: sinh vật kìm hãm sinh trưởng phát triển sinh vật khác (tảo tiểu cầu tiết chất kìm hãm phát triển rận nước)
c) Ảnh hưởng nhân tố người
Con người với trình lao động hoạt động sống thường xuyên tác động mạnh mẽ trực tiếp hay gián tiếp tới sinh vật môi trường sống chúng
Tác động trực tiếp nhân tố người tới sinh vật thường qua ni trồng, chăm sóc, chặt tỉa, săn bắn, đốt rẫy, phá rừng Bất kỳ hoạt động người khai thác rừng, mỏ, xây đập chắn nước, khai hoang, làm đường, ngăn sông, lấp biển, trồng gây rừng làm biến đổi mạnh mẽ môi trường sống nhiều sinh vật ảnh hưởng tới sống chúng
Những qui luật sinh thái Có qui luật sinh thái bản:
* Qui luật giới hạn sinh thái:
Mỗi lồi có giới hạn sinh thái đặc trưng nhân tố sinh thái Ví dụ, giới hạn sinh thái nhiệt độ cá rô phi Việt nam từ 5,6oC đến 42oC va` điểm cực thuận 30oC.
* Qui luật tác động tổng hợp nhân tố sinh thái Sự tác động nhiều nhân tố sinh thái lên thể sinh vật cộng gộp đơn giản tác động nhân tố sinh thái mà tác động tổng hợp phức hệ nhân tố sinh thái Ví dụ, lúa sống ruộng chịu tác động đồng thời nhiều nhân tố (đất, nước, ánh sáng, nhiệt độ, gió chăm sóc người )
* Qui luật tác động không đồng đều nhân tố sinh thái lên chức phận sống thể sinh vật Mỗi nhân tố tác động không giống lên chức phận sống khác lên chức phận sống giai đoạn phát triển khác
* Qui luật tác động qua lại sinh vật môi trường Môi trường tác động thường xuyên lên thể sinh vật, làm chúng không ngừng biến đổi, ngược lại sinh vật tác động qua lại làm cải biến môi trường
(19)Tác động nhân tố sinh thái lên thể sinh vật qua nhiều hệ hình thành nhiều đặc điểm thích nghi với mơi trường sống khác Tuy nhiên, môi trường sống thay đổi, đặc điểm vốn có lợi trở nên bất lợi va` thay đặc điểm thích nghi
Nhịp sinh học:
Nhịp sinh học khả phản ứng sinh vật cách nhịp nhàng với thay đổi có tính chu kỳ mơi trường Đây thích nghi đặc biệt sinh vật với mơi trường có tính di truyền
a) Nhịp điệu mùa
Vào mùa đông giá lạnh động vật biến nhiệt thường ngủ đông lúc trao đổi chất thể vật giảm đến mức thấp nhất, đủ để sống Các hoạt động sống chúng diễn sôi động mùa ấm (xn, hè) Một số lồi chim có di trú, rời bỏ nơi giá lạnh, khan thức ăn nơi khác ấm nhiều thức ăn hơn, sang mùa xuân chúng lại bay quê hương
Ở vùng nhiệt đới dao động lượng thức ăn, độ ẩm, nhiệt độ, ánh sáng khơng q lớn nên phần lớn sinh vật khơng có phản ứng chu kỳ mùa rõ rệt Tuy nhiên có số bàng, xoan, sịi rụng vào mùa đơng, nhộng sâu sịi bọ rùa nâu ngủ đông, nhộng bướm đêm hại lúa ngô ngủ hè vào thời kỳ khô hạn
Đáng ý phản ứng qua đông qua he` chuẩn bị từ thời tiết chưa lạnh chưa q nóng, thức ăn cịn phong phú Cái nhân tố báo hiệu? Sự thay đổi độ dài chiếu sáng ngày nhân tố báo hiệu chủ đạo, diễn trước có biến đổi nhiệt độ dự báo xác thay đổi mùa Nhịp điệu mùa làm cho hoạt động sống tích cực sinh vật trùng khớp với lúc mơi trường có điều kiện sống thuận lợi
b) Nhịp chu kì ngày đêm
Có nhóm sinh vật hoạt động tích cực vào ban ngày, có nhóm vào lúc hồng có nhóm vào ban đêm Cũng chu kỳ mùa, ánh sáng giữ vai trò nhịp chu kỳ ngày đêm Đặc điểm hoạt động theo chu kì ngày đêm thích nghi sinh học phức tạp với biến đổi theo chu kì ngày đêm nhân tố vơ sinh
Trong q trình tiến hố, sinh vật hình thành khả phản ứng khác độ dài ngày cường độ chiếu sáng thời điểm khác ngày Do sinh vật đơn bào đến đa bào có khả đo thời gian “đồng hồ sinh học” Ở động vật, chế hoạt động “đồng hồ sinh học” có liên quan tới điều hồ thần kinh - thể dịch Ở thực vật, chức điều hoà chất đặc biệt tiết từ tế bào loại mô quan riêng biệt
Chương II : QUẦN XÃ VÀ HỆ SINH THÁI I Quần thể
Khái niệm, cấu trúc đặc trưng quần thể
* Quần thể nhóm cá thể lồi sinh sống khoảng không gian xác định, vào thời điểm định có khả giao phối sinh cái (những lồi sinh sản vơ tính hay trinh sản khơng qua giao phối)
* Quần thể đặc trưng số tiêu: mật độ, tỉ lệ đực cái, tỉ lệ nhóm tuổi, sức sinh sản, tỷ lệ tử vong, kiểu tăng trưởng, đặc điểm phân bố, khả thích ứng chống chịu với nhân tố sinh thái môi trường
(20)Ảnh hưởng ngoại cảnh tới quần thể
Tác động tổng hợp nhân tố ngoại cảnh ảnh hưởng tới phân bố, biến động số lượng cấu trúc quần thể:
+ Các nhân tố vô sinh tạo nên vùng địa lý khác trái đất: vùng lạnh, vùng ấm, vùng nóng, vùng sa mạc Ứng với vùng có quần thể phân bố đặc trưng + Các nhân tố ngoại cảnh ảnh hưởng đến sinh trưởng biến động quần thể thông qua tác động sự sinh sản (làm tăng số lượng cá thể), sự tử vong (làm giảm số lượng cá thể) phát tán cá thể quần thể Không nhân tố cịn ảnh hưởng tới cấu trúc quần thể qua tác động làm biến đổi thành phần đực, cái, nhóm tuổi mật độ cá thể quần thể
+ Sự tác động tổng hợp nhân tố ngoại cảnh thời gian dài làm thay đổi đặc điểm quần thể, chí dẫn tới huỷ diệt quần thể
Sự biến động số lượng cá thể quần thể
* Hình thức biến động số lượng cá thể quần thể:
- Biến động cố bất thường: biến động thiên tai (bão, lụt, hạn hán ), dịch hoạ (chiến tranh, dịch bệnh ) gây làm giảm số lượng cá thể cách đột ngột - Biến động theo mùa: gặp điều kiện thời tiết, khí hậu phù hợp với sinh trưởng, phát triển quần thể quần thể tăng nhanh (ếch nhái phát triển mạnh vào mùa mưa) ngược lại
- Biến động theo chu kỳ nhiều năm: thay đổi điều kiện sống có tính chất chu kì nhiều năm làm cho số lượng cá thể quần thể biến đổi theo
* Nguyên nhân gây biến động
- Do một tập hợp nhân tố sinh thái tác động đến tỷ lệ sinh đẻ, tỷ lệ tử vong phát tán quần thể
- Nhân tố định biến động số lượng khác tuỳ quần thể tuỳ giai đoạn chu kỳ sống
Trạng thái cân quần thể
- Mỗi quần thể sống mơi trường xác định có xu hướng điều chỉnh trạng thái số lượng cá thể ổn định gọi trạng thái cân bằng Đơi quần thể có biến động mạnh, ví dụ, tăng số lượng cá thể nguồn thức ăn phong phú, vượt khỏi mức bình thường Số lượng cá thể vọt lên cao khiến cho sau thời gian nguồn thức ăn trở nên thiếu hụt (cây bị phá hại mạnh, mồi hoi), nơi đẻ nơi khơng đủ, nhiều cá thể bị chết Quần thể lại điều chỉnh mức
- Cơ chế điều hoà mật độ quần thể thống mối tương quan tỉ lệ sinh sản tỉ lệ tử vong, nhờ mà tốc độ sinh trưởng quần thể điều chỉnh
II Quần xã sinh vật Khái niệm
Quần xã sinh vật tập hợp quần thể sinh vật hình thành trình lịch sử, sống khơng gian xác định gọi sinh cảnh, nhờ mối liên hệ sinh thái tương hỗ mà gắn bó với thể thống nhất
+ Quần xã sinh vật cấu trúc động Các loài quần xã làm biến đổi môi trường, môi trường bị biến đổi lại tác động đến cấu trúc quấn xã
(21)Những tính chất quần xã sinh vật
- Mỗi quần xã sinh vật có vài quần thể ưu thế (ví dụ, thực vật có hạt thường quần thể ưu quần xã sinh vật cạn)
- Trong số quần thể ưu thường có quần thể tiêu biểu cho quần xã gọi
quần thể đặc trưng quần xã sinh vật
- Mỗi quần xã sinh vật có đa dạng định.Quần xã sinh vật mơi trường thuận lợi có độ đa dạng cao (rừng nhiệt đới), nơi có điều kiện sống khắc nghiệt có
độ đa dạng thấp (rừng thông phương Bắc)
- Mỗi quần xã sinh vật có cấu trúc đặc trưng liên quan tới phân bố cá thể quần thể không gian Cấu trúc thường gặp kiểu phân tầng thẳng đứng
Mối quan hệ ngoại cảnh quần xã
- Các nhân tố vô sinh hữu sinh ln ln tác động tạo nên tính chất thay đổi theo chu kì quần xã Ví dụ, quần xã vùng nhiệt đới thay đổi theo chu kỳ ngày đêm rõ: phần lớn động vật hoạt động vào ban ngày, ếch, nhái, chim cú, vạc, muỗi hoạt động mạnh ban đêm Còn quần xã vùng lạnh thay đổi chu kỳ theo mùa rõ (chim nhiều động vật di trú vào mùa đông lạnh giá, rừng rộng vùng ôn đới rụng vào mùa khô )
- Giữa quần thể quần xã thường xuyên diễn quan hệ hỗ trợ quan hệ đối địch kìm hãm lẫn gọi tượng khống chế sinh học
Tất quan hệ đó, làm cho quần xã ln ln dao động cân bằng, tạo nên trạng thái cân sinh học quần xã
III Diễn sinh thái Khái niệm
Diễn sinh thái trình biến đổi quần xã qua giai đoạn khác nhau, từ dạng khởi đầu, thay dạng quần xã cuối cùng thường dẫn tới quần xã tương đối ổn định.
Nguyên nhân dẫn đến diễn sinh thái là: tác động mạnh mẽ ngoại cảnh lên quần xã, tác động quần xã lên ngoại cảnh làm biến đổi mạnh mẽ ngoại cảnh đến mức gây diễn cuói tác động người
Các loại diễn
- Diễn nguyên sinh: diễn khởi đầu từ mơi trường trống trơn (đảo hình thành tro tàn núi lửa, đất bồi lịng sơng) Nhóm sinh vật phát tán đến hình thành nên quần xã tiên phong Tiếp dãy quần xã thay Khi có cân sinh thái quần xã ngoại cảnh quần xã ổn định thời gian tương đối dài Diễn nguyên sinh xảy cạn đươi nước
- Diễn thứ sinh: diễn xuất môi trường có quần xã sinh vật định Quần xã vốn tương đối ổn định thay đổi lớn ngoại cảnh làm thay đổi hẳn cấu trúc quần xã sinh vật
(22)Tầm quan trọng thực tế việc nghiên cứu diễn
- Nghiên cứu diễn thế, ta nắm qui luật phát triển quần xã sinh vật, hình dung quần xã tồn trước dự đốn dạng quần xã thay hoàn cảnh
- Sự hiểu biết diễn cho phép ta chủ động điều khiển phát triển diễn theo hướng có lợi cho người tác động lên điều kiện sống như: cải tạo đất, đẩy mạnh biện pháp chăm sóc, phịng trừ sâu bệnh, tiến hành biện pháp thuỷ lợi, khai thác, bảo vệ hợp lý nguồn tài nguyên
IV Hệ sinh thái Khái niệm
Hệ sinh thái hệ thống hoàn chỉnh, tương đối ổn định, bao gồm quần xã sinh vật và khu vực sống quần xã (sinh cảnh) Sự tác động qua lại quần xã sinh cảnh tạo nên mối quan hệ dinh dưỡng xác định, cấu trúc tập hợp loài quần xã, chu trình tuần hồn vật chất sinh vật quần xã nhân tố vơ sinh Một hệ sinh thái hồn chỉnh có thành phần chủ yếu sau đây:
- Các chất vô (C, N2, CO2, H2O ), chất hữu (prôtêin, lipit, gluxit, chất mùn, ) chế độ khí hậu
- Sinh vật sản xuất (cịn gọi sinh vật cung cấp) - Sinh vật tiêu thụ
- Sinh vật phân huỷ Các kiểu hệ sinh thái
Các hệ sinh thái sinh thuộc nhóm:
- Các hệ sinh thái cạn gồm có rừng nhiệt đới, trng bụi - cỏ nhiệt đới (savan), hoang mạc nhiệt đới ôn đới, thảo nguyên, rừng ôn đới, rừng thông phương Bắc (taiga), đồng rêu đới lạnh,
- Các hệ sinh thái nước mặn gồm có hệ sinh thái vùng ven bờ vùng khơi
- Các hệ sinh thái nước gồm có hệ sinh thái nước đứng (ao, đầm, hồ) hệ sinh thái nước chảy (sông, suối)
Chuỗi thức ăn lưới thức ăn
* Chuỗi thức ăn: Chuỗi thức ăn dãy nhiều lồi sinh vật có quan hệ dinh dưỡng với Mỗi loài mắt xích, vừa sinh vật tiêu thụ mắt xích phía trước, vừa sinh vật bị mắt xích phía sau tiêu thụ
Có loại sinh vật chuỗi thức ăn:
- Sinh vật sản xuất (sinh vật cung cấp) sinh vật tự dưỡng quần xã (cây xanh, số tảo), có khả tổng hợp chất hữu từ chất vô
- Sinh vật tiêu thụ sinh vật dị dưỡng ăn thực vật sinh vật dị dưỡng khác Chúng không tự tổng hợp chất hữu mà phải sử dụng chất hữu nhóm sinh vật sản xuất
Thường chuỗi thức ăn có số mắt xích tiêu thụ:
+ Sinh vật tiêu thụ bậc la` động vật ăn thực vật, hay kí sinh thực vật
+ Sinh vật tiêu thụ bậc sinh vật ăn thịt hay kí sinh sinh vật tiêu thụ bậc chuỗi, có sinh vật tiêu thụ bậc 3, bậc
(23)* Lưới thức ăn: Mỗi loài quần xã sinh vật thường mắt xích nhiều chuỗi thức ăn Các chuỗi thức ăn có nhiều mắt xích chung tạo thành lưới thức ăn
Sự trao đổi vật chất lượng hệ sinh thái * Qui luật hình tháp sinh thái
- Hình tháp sinh thái hình xếp số loài chuỗi thức ăn từ bậc dinh dưỡng thấp đến bậc cao theo số lượng cá thể, sinh vật lượng năng lượng, có dạng hình tháp
- Hình tháp sinh thái biểu diễn hình chữ nhật có chiều cao; cịn chiều dài phụ thuộc vào số lượng cá thể, sinh vật lượng, lượng bậc dinh dưỡng - Có loại hình tháp sinh thái: hình tháp số lượng, hình tháp sinh vật lượng hình tháp lượng
- Qui luật: sinh vật mắt lưới xa vị trí sinh vật sản xuất có sinh khối trung bình nhỏ.
* Chu trình sinh địa hố chất
- Chu trình sinh địa hoá chất sự vận chuyển vật chất từ môi trường vào quần xã sinh vật, từ sinh vật sang sinh vật khác cuối lại trở mơi trường
- Chu trình sinh địa hoá chất thực sở tự điều hoà quần xã Chương III : SINH QUYỂN VÀ CON NGƯỜI
I Sinh tài nguyên Sinh
Sinh khoảng khơng gian có sinh vật cư trú, bao phủ bề mặt trái đất, sâu tới 100m thạch quyển, toàn thuỷ tới đáy biển sâu 8km, lên cao tới 20km khí Ước tính có tới hai triệu loài sinh vật cư trú sinh
Nguồn tài nguyên không tái sinh tái sinh * Tài nguyên khoáng sản:
Khoáng sản nguyên liệu tự nhiên, có nguồn gốc hữu vơ cơ, phần lớn nằm đất Có loại:
- Khống sản nhiên liệu: Than đá (có nguồn gốc từ xác hoá đá), dầu mỏ khí cháy (có nguồn gốc từ thực vật chất hữu phân hủy dở dang đất)
Ngồi ra, sinh cịn có lượng ánh sáng mặt trời, gió, sóng biển, thuỷ triều
- Khống sản ngun liệu: gồm có vàng, đồng, thiếc, chì, nhơm
Việc khai thác tận lực khoáng sản đặt nguy tài nguyên cạn kiệt ô nhiễm môi trường ngày tăng
* Tài nguyên tái sinh:
- Rừng lâm nghiệp: Ngồi việc cung cấp gỗ, rừng cịn có tác dụng lớn việc điều hoà lượng nước mặt đất: làm tăng độ ẩm khơng khí, làm giảm lượng nước chảy, hạn chế lũ lụt, hạn chế xói mịn
- Đất nơng nghiệp: nơi sản xuất lương thực, thực phẩm cho người gia súc Đất nơi để xây nhà, xây dựng khu công nghiệp, làm đường xá
(24)Tác động người hậu sinh quyển. * Tác động người tới sinh
- Trong suốt thời gian tồn phát triển, người thường xuyên tác động trực tiếp tới thiên nhiên cải biến môi trường sống Những hoạt động ảnh hưởng tới khí hậu, từ tác động mạnh tới sinh
- Sự gia tăng dân số với cơng nghiệp hố làm ảnh hưởng trước tiên diện tích rừng va` đất trồng làm tăng ô nhiễm môi trường sống
* Vấn đề ô nhiễm môi trường
- Khái niệm: Ô nhiễm làm thay đổi không mong muốn, tính chất vật lý, hố học, sinh học khơng khí, đất, nước mơi trường sống, gây tác động nguy hại tức thời tương lai đến sức khỏe va` đời sống người, làm ảnh hưởng đến trình sản xuất, đến tài sản văn hoá làm tổn thất nguồn tài nguyên dự trữ người
- Các chất gây ô nhiễm
+ Các khí công nghiệp phổ biến + Thuốc trừ sâu chất độc hoá học + Thuốc diệt cỏ
+ Các yếu tố gây đột biến
Bảo vệ môi trường phát triển bền vững * Bảo vệ môi trường
- Bảo vệ mơi trường: hành động có ý thức để giữ gìn ngun vẹn, ổn định mơi trường phát triển bền vững nâng cao chất lượng sống
- Luật bảo vệ môi trường bao gồm qui định việc sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên môi trường, ngăn chặn tác động tiêu cực, phục hồi tổn thất, không ngừng cải thiện tiềm tài nguyên thiên nhiên chất lượng môi trường, nhằm nâng cao đời sống vật chất tinh thần nhân dân Bảo vệ môi trường pháp luật biện pháp quan trọng
* Sự phát triển bền vững
- Sự phát triển bền vững phát triển đáp ứng nhu cầu không làm hại khả đảm bảo nhu cầu cho hệ mai sau, cải thiện chất lượng sống phạm vi chấp nhận
- Sự phát triển không tàn phá môi trường, người phải ln ln kết hợp lợi ích cá nhân với lợi ích cộng đồng (lợi ích cá nhân, quốc gia, quốc tế) để bảo vệ môi trường nâng cao chất lượng sống cho người
Phần III : CƠ SỞ DI TRUYỀN HỌC
Chương I : CƠ SỞ PHÂN TỬ CỦA HIỆN TƯỢNG DI TRUYỀN VÀ BIẾN DỊ I Cấu trúc, chế tổng hợp, tính đặc trưng chức ADN Cấu trúc ADN
a) Cấu trúc hoá học ADN
- ADN tồn chủ yếu nhân tế bào, có mặt ti thể, lạp thể ADN loại axit hữu có chứa nguyên tố chủ yếu C, H, O, N P (hàm lượng P có từ đến 10%)
(25)- ADN cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân loại nuclêôtit, nuclêôtit có thành phần, thành phần bazơ – nitric loại nuclêôtit mang tên gọi bazơ – nitric, A G có kích thước lớn, T X có kích thước bé - Trên mạch đơn phân tử đơn phân liên kết với liên kết hoá trị liên kết hình thành đường C5H10O4 nuclêơtit với phân tử H3PO4 nuclêôtit bên cạnh, (liên kết gọi liên kết photphodieste) Liên kết photphodieste liên kết bền đảm bảo cho thông tin di truyền mạch đơn ổn định kể ADN tái phiên mã
- Từ loại nuclêơtit tạo nên tính đa dạng va` đặc thù ADN loài sinh vật số lượng, thành phần, trình tự phân bố nuclêôtit
b) Cấu trúc không gian ADN
- Vào năm 1953, J.Oatxơn F.Cric xây dựng mơ hình cấu trúc khơng gian phân tử ADN
- Mơ hình ADN theo J.Oatxown F.Cric có đặc trưng sau:
+ Là chuỗi xoắn kép gồm mạch pôlinuclêôtit xoắn quanh trục theo chiều từ trái sang phải thang dây xoắn, mà tay thang phân tử đường (C5H10O4) axit phôtphoric xếp xen kẽ nhau, bậc thang cặp bazơ nitric đứng đối diện liên kết với liên kết hiđrô theo nguyên tắc bổ sung, nghĩa bazơ lớn (A G) bù bazơ bé (T X) hay ngược lại Do đặc điểm cấu trúc, ađenin liên kết với timin liên kết hiđrô guanin liên kết với xitôzin liên kết hiđrô
+ Do cặp nuclêôtit liên kết với theo nguyên tắc bổ sung đảm bảo cho chiều rộng chuỗi xoắn kép 20 Å , khoảng cách bậc thang chuỗi xoắn 3,4Å, phân tử ADN xoắn theo chu kỳ xoắn, chu kỳ xoắn có 10 cặp nuclêơtit có chiều cao 34Å
- Ngồi mơ hình J.Oatxơn, F.Cric nói đến người ta cịn phát dạng dạng A, C, D, Z mơ hình khác với dạng B (theo Oatxơn, Cric) vài số: số cặp nuclêơtit chu kỳ xoắn, đường kính, chiều xoắn
- Ở số loài virut thể ăn khuẩn ADN gồm mạch pôlinuclêôtit ADN vi khuẩn, ADN lạp thể, ti thể lại có dạng vịng khép kín
Cơ chế ý nghĩa tổng hợp ADN
a) Sự tổng hợp ADN
Vào kì trung gian phân bào nguyên phân, giảm phân ADN trở trạng thái ổn định Dưới tác dụng enzim ADN-polimeraza, liên kết hiđro bị cắt mạch đơn ADN tách ra, mạch đơn nuclêôtit liên kết với nuclêôtit tự môi trường theo nguyên tắc bổ sung (NTBS) (A liên kết với T liên kết hiđrô, G liên kết với X liên kết hiđrô, ngược lại) Kết từ phân tử ADN mẹ hình thành phân tử ADN con, ADN có mạch nguyên liệu cũ, mạch nguyên liệu xây dựng nên, theo nguyên tắc bán bảo tồn
Cần lưu ý enzim ADN-polimeraza có tác dụng tổng hợp mạch đơn theo chiều 5’ – 3’ Nên phân tử ADN mẹ, mạch (3’ – 5’) sử dụng làm khuôn tổng hợp liên tục Còn mạch đơn mẹ (5’ – 3’) tổng hợp theo chiều ngược lại (tổng hợp giật lùi) tạo thành đoạn ngắn đoạn gọi la` đoạn Okazaki
b) Ý nghĩa tổng hợp ADN
(26)Ở cấp độ tế bào cấp độ phân tử qua hệ Nhờ sinh giống với bố mẹ, ông bà tổ tiên
Tính đặc trưng phân tử ADN.
+ Đặc trưng số lượng, thành phần trình tự phân bố nuclêơtit, từ loại nuclêơtit tạo nên nhiều loại phân tử ADN đặc trưng cho loài
+ Đặc trưng tỷ lệ :
+ Đặc trưng số lượng, thành phần trình tự phân bố gen nhóm gen liên kết
Chức ADN
+ Chứa thông tin di truyền, thơng tin di truyền mật mã dạng trình tự phân bố nuclêôtit gen phân tử ADN
+ Nhân đôi để truyền thông tin di truyền qua hệ + Chứa gen khác nhau, giữ chức khác + Có khả đột biến tạo nên thông tin di truyền
II Cấu trúc chế tổng hợp ARN Ý nghĩa tổng hợp ARN Chức loại ARN
Cấu trúc ARN.
- Là đa phân tử cấu tạo từ nhiều đơn phân, đơn phân loại ribonucleotit
- Có loại ribonuclêơtit tạo nên phân tử ARN: ađenin, uraxin, xitozin, guanin, đơn phân gồm thành phần: bazơnitric, đường ribozơ (C5H10O5), phân tử H3PO4
- Trên mạch phân tử ribơnuclêơtit liên kết với liên kết hố trị đường C5H10O5 ribonuclêôtit với phân tử H3PO4 ribơnuclêơtit bên cạnh
- Có loại ARN: rARN chiếm 70-80%, tARN chiếm 10-20%, mARN chiếm 5-10% - Mỗi phân tử mARN có khoảng 600 đến 1500 đơn phân, tARN gồm 80 đến 100 đơn phân, tARN ngồi loại ribơnuclêơtit kể cịn có số biến dạng bazơnitric (trên tARN có đoạn xoắn giống cấu trúc ADN, ribơnuclêơtit liên kết với theo NTBS (A-U, G-X) Có đoạn khơng liên kết với theo NTBS chứa biến dạng bazơnitric, đoạn tạo thành thuỳ tròn Nhờ cách cấu tạo nên tARN có phận quan trọng: ba đối mã va` đoạn mang axit amin có tận ađenin
- Phân tử rARN có dạng mạch đơn, quấn lại tương tự tARN có tới 70% số ribơnuclêơtit có liên kết bổ sung Trong tế bào có nhân có tới loại rARN với số
ribonuclêôtit 160 đến 13000
- Ba lo i ARN t n t i loài sinh v t mà v t ch t di truy n ADN nh ng loài ậ ậ ấ ề Ở ữ
virut v t ch t di truy n ARN ARN c a chúng c ng có d ng m ch đ n, m t vài loài ậ ấ ề ủ ũ ạ ộ
(27)Cơ chế tổng hợp mARN
- Diễn nhân tế bào, đoạn NST vào kỳ trung gian, lúc NST dạng tháo xoắn cực đại.Đa số ARN tổng hợp khuôn ADN, trừ ARN gen số virut
- D i tác d ng c a enzim ARN – pôlimeraza, liên k t hiđrô m t đo n phân t ướ ụ ủ ế ộ
ADN ng v i hay m t s gen l n l t b c t đ t, trình l p ráp ribơnuclêơtit t ứ ộ ố ầ ượ ị ắ ứ ắ ự
do c a môi tr ng n i bào v i nuclêôtit m ch mã g c c a gen (m ch 3’ – 5’) theoủ ườ ộ ố ủ
NTBS A-U, G-X x y K t qu t o mARN có chi u 5’ – 3’ Sau m ch gen ả ế ả ề
(28)Ở sinh vật trước nhân, phiên mã lúc nhiều phân tử mARN, mARN sử dụng trở thành phiên mã thức Còn sinh vật nhân chuẩn, phiên mã mARN riêng biệt, mARN sau phải chế biến lại cách loại bỏ đoạn vô nghĩa, giữ lại đoạn có nghĩa tạo mARN trưởng
Ý nghĩa tổng hợp ARN
Sự tổng hợp ARN đảm bảo cho gen cấu trúc thực xác q trình dịch mã tế bào chất Cung cấp prôtêin cần thiết cho tế bào
Chức loại ARN.
- mARN: phiên thông tin di truyền từ gen cấu trúc trực tiếp tham gia tổng hợp prôtêin dựa cấu trúc trình tự ba mARN
(29)III Mã di truyền Đặc điểm mã di truyền Khái niệm mã ba
Cứ nuclêôtit loại hay khác loại đứng phân tử ADN mã hoá cho axit amin làm nhiệm vụ kết thúc chuỗi polipeptit gọi mã ba
Mã di truyền mã ba
- Nếu nuclêơtit mã hố axit amin loại nuclêơtit mã hố loại axit amin
- Nếu nuclêơtit loại hay khác loại mã hố cho axit amin tạo 42 = 16 mã hai khơng đủ để mã hố cho 20 loại axit amin
- Nếu theo nguyên tắc mã ba tạo 43 = 64 mã ba đủ để mã hoá cho 20 loại axit amin
- Nếu theo nguyên tắc mã bốn tạo 44 = 256 mã hoá lại thừa Vậy mặt suy luận lý thuyết mã ba mã phù hợp
Những cơng trình nghiên cứu giải mã di truyền (1961-1965) cách thêm bớt 1, 2, nuclêôtit gen nhận thấy mã ba mã phù hợp Người ta xác định có 64 ba sử dụng để mã hố axit amin Trong có Mentionin ứng với mã mở đầu TAX, ATT, ATX, AXT mã kết thúc
Hai mươi loại axit amin mã hoá bới 61 ba Như axit amin mã hoá số ba Ví dụ, lizin ứng với ba AAA, AAG, số axit amin mã hoá nhiều ba alanin ứng với ba, lơxin ứng với ba
Những đặc điểm mã di truyền
- Mã di truyền đọc theo chiều 5’-3’ phân tử mARN
- Mã di truyền đọc liên tục theo cụm nuclêôtit, ba không đọc gối lên
- Mã di truyền la` đặc hiệu, khơng ba mã hố đồng thời số axit amin khác
- Mã di truyền có tính thối hố có nghĩa axit amin mã hoá bới số ba khác loại trừ mentionin, triptophan mã hoá ba Các ba mã hoá cho axit amin khác nuclêôtit thứ Điều có nghĩa giúp cho gen bảo đảm thông tin di truyền xác nhận ba, nuclêơtit đầu quan trọng cịn nuclêơtit thứ ba linh hoạt Sự linh hoạt khơng gây hậu Nhưng gây nên lắp ráp nhầm axit amin chuỗi polipeptit - Mã di truyền có tính phổ biến Nghĩa lồi sinh vật mã hố theo nguyên tắc chung (các từ mã giống nhau) Điều phản ánh nguồn gốc chung loài
IV Cấu trúc, chế tổng hợp, chức prơtêin, tính đặc trưng đa dạng prôtêin
Cấu trúc prôtêin
a) Cấu trúc hoá học:
- Là hợp chất hữu gồm nguyên tố C, H, O, N thường có thêm S va` đơi lúc có P
- Thuộc loại đại phân tử, phân tử lớn dài 0,1 micromet, phân tử lượng đạt tới 1,5 triệu đ.v.C
(30)- Có 20 loại axit amin khác tạo nên prôtêin, axit amin có thành phần: gốc cacbon (R), nhóm amin (-NH2) nhóm cacbơxil (-COOH), chúng khác gốc R Mỗi axit amin có kích thước trung bình 3Å
- Trên phân tử axit amin liên kết với liên kết peptit tạo nên chuỗi pôlipeptit Liên kết peptit tạo thành nhóm cacbơxil axit amin liên kết với nhóm amin axit amin giải phóng phân tử nước Mỗi phân tử prơtêin gồm hay nhiều chuỗi pôlipeptit loại hay khác loại
- Từ 20 loại axit amin kết hợp với theo cách khác tạo nên vô số loại prôtêin khác (trong thể động vật, thực vật ước tính có khoảng 1014 – 1015 loại prôtêin) Mỗi loại prôtêin đặc trưng số lượng, thành phần trình tự xếp axit amin phân tử Điều giải thích thiên nhiên prôtêin vừa đa dạng, lại vừa mang tính chất đặc thù
b) Cấu trúc khơng gian
Prơtêin có bậc cấu trúc
- Cấu trúc bậc 1: axit amin liên kết với liên kết peptit, đứng đầu mạch pơlipeptit nhóm amin, cuối mạch nhóm cacboxyl
- Cấu trúc bậc 2: có dạng xoắn trái, kiểu chuỗi anpha, chiều cao vòng xoắn 5,4Å với 3,7 axit amin / vòng xoắn cịn chuỗi bêta vịng xoắn lại có 5,1 axit amin Có prơtêin khơng có cấu trúc xoắn cuộn xoắn phần pôlipeptit - Cấu trúc bậc 3: Là hình dạng phân tử prôtêin không gian ba chiều, xoắn cấp theo kiểu đặc trưng cho loại prôtêin, tạo thành khối hình cầu - Cấu trúc bậc 4: Là prôtêin gồm nhiều chuỗi pôlipeptit kết hợp với Ví dụ, phân tử hêmơglơbin gồm chuỗi anpha chuỗi bêta, chuỗi chứa nhân hem với nguyên tử Fe
(31)
Cơ chế tổng hợp prôtêin Gồm giai đoạn:
Giai đoạn 1: Tổng hợp ARN để chuyển thông tin di truyền từ gen sang sản phẩm prôtêin (xem phần tổng hợp ARN)
Giai đoạn 2: Tổng hợp prôtêin tế bào chất gồm bước
+ Bước 1: Hoạt hố axit amin Các axit amin tự có bào chất hoạt hoá nhờ gắn với hợp chất giàu lượng ađenôzintriphôtphat (ATP) tác dụng số loại enzim Sau đó, nhờ loại enzim đặc hiệu khác, axit amin hoạt hoá lại liên kết với tARN tương ứng để tạo nên phức hợp axit amin – tARN (aa – tARN)
+ Bước 2: Mở đầu chuỗi pơlipeptit có tham gia ribôxôm , ba mở đầu AUG, tARN axit amin mở đầu tiến vào ribơxơm đối mã khớp với mã mở đầu mARN theo NTBS Kết thúc giai đoạn mở đầu
(32)Liên kết peptit aa1 aa2 tạo thành Sự chuyển vị lại xảy ra, tiếp tục ribôxôm tiếp xúc với ba tiếp giáp với ba kết thúc phân tử chuỗi polipeptit lúc có cấu trúc
aaMĐ – aa1 – aa2 aan gắn với tARN axit amin thứ n
+ Bước 4: Kết thúc chuỗi pôlipeptit, Ribôxôm chuyển dịch sang ba kết thúc lúc ngừng trình dịch mã tiểu phần ribôxôm tách tARN, axit amin cuối tách khỏi chuỗi polipeptit Một enzim khác loại bỏ axit amin mở đầu giải phóng chuỗi pơlipeptit
Cần lưu ý mARN lúc có nhiều ribơxơm trượt qua với khoảng cách 51Å ® 102Å Nghĩa mARN tổng hợp nhiều prôtêin loại Sự tổng hợp prơtêin góp phần đảm bảo cho prơtêin thực chức biểu tính trạng cung cấp nguyên liệu cấu tạo nên bào quan va` đảm nhận nhiều chức khác
Chức prôtêin
- Là thành phần cấu tạo chủ yếu chất nguyên sinh, hợp phần quan trọng xây dựng nên bào quan, màng sinh chất cấu trúc đa dạng prôtêin quy định đặc điểm, hình thái, giải phẫu thể:
- Tạo nên enzim xúc tác phản ứng sinh hoá Nay biết khoảng 3.500 loại enzim Mỗi loại tham gia phản ứng xác định
- Tạo nên hoocmơn có chức điều hồ q trình trao đổi chất tế bào, thể - Hình thành kháng thể, có chức bảo vệ thể chống lại vi khuẩn gây bệnh - Tham gia vào chức vận động tế bào thể
- Phân giải prôtêin tạo lượng cung cấp cho hoạt động sống tế bào thể Tóm lại, prơtêin đảm nhận nhiều chức liên quan đến tồn hoạt động sống tế bào, quy định tính trạng thể sống
Tính đặc trưng tính đa dạng prơtêin
- Prơtêin đặc trưng số lượng thành phần, trình tự phân bố axit amin chuỗi pơlipeptit Vì vậy, từ 20 loại axit amin tạo nên 1014 – 1015 loại prôtêin đặc trưng va` đa dạng cho loài sinh vật
- Đặc trưng số lượng, thành phần, trình tự phân bố chuỗi polipeptit phân tử prôtêin
Đặc trưng kiểu cấu trúc không gian loại prôtêin để thực chức sinh học
V Mơ hình điều hồ sinh tổng hợp prơtêin gen, ý nghĩa điều hồ sinh tổng hợp prơtêin
Cơ chế điều hoà sinh vật trước nhân
- Trong tế bào thể có nhiều gen cấu trúc, khơng phải gen phiên mã, tổng hợp prơtêin đồng thời Sự điều hồ hoạt động gen thực qua chế điều hoà Vào năm 1961, F.Jacop J.Mono phát điều hoà hoạt động gen E.Coli
- Một mơ hình điều hồ bao gồm hệ thống gen sau:
(33)+ Một gen huy (Operator :O) nằm kề trước nhóm gen cấu trúc, vị trí tương tác với chất ức chế
+ Một gen khởi động (Promotor :P) nằm trước gen huy trùm lên phần tồn gen này, vị trí tương tác ARN – polimeraza để khởi đầu phiên mã + Một nhóm gen cấu trúc liên quan với chức năng, nằm kề phiên mã tạo ARN chung
Một Operon gồm có gen huy gen cấu trúc kiểm sốt
- Cơ chế điều hồ diễn sau:
Gen điều hoà huy tổng hợp loại prôtêin ức chế, prôtêin gắn vào gen huy (o) làm ngăn cản hoạt động enzim phiên mã Vì ức chế hoạt động tổng hợp ARN gen cấu trúc Khi môi trường nội bào có chất cảm ứng, chất kết hợp với prơtêin ức chế làm vơ hiệu hố chất ức chế, không gắn vào gen huy Kết gen huy làm cho nhóm gen cấu trúc chuyển từ trạng thái ức chế sang trạng thái hoạt động Quá trình phiên mã lại xảy
Cơ chế điều hồ sinh vật có nhân.
- Cơ chế điều hoà hoạt động gen sinh vật có nhân phức tạp tổ chức phức tạp ADN NST ADN tế bào có khối lượng lớn, phần nhỏ mã hố thơng tin di truyền, đại phận đóng vai trị điều hồ
- ADN tồn NST xoắn lại phức tạp, trước phiên mã NST phải tháo xoắn phân tử enzim phiên mã tương tác với prôtêin điều hồ bám vào vùng khởi động xúc tiến q trình tổng hợp ARN
- Tuỳ nhu cầu tế bào, tuỳ mô, giai đoạn sinh trưởng, phát triển mà tế bào có nhu cầu tổng hợp loại prôtêin không giống
- Trong loại tế bào, loại mARN có tuổi thọ khác Các prôtêin tổng hợp thường xuyên chịu chế kiểm sốt để lúc khơng cần thiết prơtêin bị enzim phân giải
- Hoạt động phiên mã sinh vật nhân chuẩn phụ thuộc vào vùng khởi động, vào tín hiệu điều hoà Ngoài hệ gen sinh vật nhân chuẩn cịn có gen tăng cường, gen bất hoạt Các gen tăng cường tác động lên gen điều hồ, gây nên biến đổi cấu trúc nuclêơxơm chất nhiễm sắc, gen bất hoạt, làm ngừng phiên mã gây biến đổi cấu trúc NST
Cần ý ARN tổng hợp từ gen cấu trúc sinh vật nhân chuẩn ban đầu thảo chưa hoàn chỉnh Sau sửa chữa, cắt bỏ, chế biến lại để tạo ARN thành thục đưa vào sử dụng làm phiên thức tổng hợp prơtêin Hiện tượng gọi chế điều hoà sau phiên mã