Đang tải... (xem toàn văn)
Hình thành loài bằng cách li tập tính: Các cá thể của 1 quần thể do đột biến có được KG nhất định làm thay đổi 1 số đặc điểm liên quan tới tập tính giao phối thì những cá thể đó sẽ có xu[r]
(1)Phần V: DI TRUYỀN HỌC CHƯƠNG I: CƠ CHẾ DI TRUYỀN VÀ BIẾN DỊ I GEN – MÃ DI TRUYỀN Gen a Khái niệm gen: Gen là đoạn phân tử ADN mang thông tin mã hóa cho sản phẩm xác định (chuỗi polipeptid hay phân tử ARN) b Cấu trúc gen(Giảm tải) c Các loại gen: gen điều hòa và gen cấu trúc Mã di truyền - Khái niệm: là trình tự xếp các nucleotide gen qui định trình tự xếp các axit amin phân tử protein Trong 64 ba có ba không mã hóa cho axit amin nào đó là ba kết thúc: UAA, UAG, UGA Bộ ba mở đầu AUG mã hóa axit amin mở đầu: mêtiônin (ở sinh vật nhân sơ là foocmin mêtiônin) - Đặc điểm mã di truyền + Mã di truyền đọc từ điểm xác định theo nucleotid (không gối lên nhau) + Mã di truyền có tính đặc hiệu: có nghĩa là ba mã hóa cho axit amin + Mã di truyền có tính thoái hóa: nghĩa là có nhiều ba khác cùng xác định loại axit amin (trừ AUG và UGG) + Mã di truyền có tính phổ biến: tất các loài có chung mã di truyền (trừ vài ngoại lệ) II CƠ CHẾ NHÂN ĐÔI ADN - PHIÊN MÃ VÀ DỊCH MÃ Nhân đôi ADN(tái ADN): Diễn nhân tế bào ADN gồm đơn phân: A, T, G, X (không có U) - Bước 1: tháo xoắn phân tử ADN: ADN tháo xoắn và tách mạch đơn tạo nên chạc ba tái (chạc chữ Y) và để lộ mạch khuôn - Bước 2: Tổng hợp các mạch ADN mới: Nhờ enzim ADN polimeraza, các mạch tổng hợp theo chiều 5’ → 3’ (ngược chiều với mạch khuôn): Mạch khuôn 3’ – 5’ tổng hợp liên tục Mạch khuôn 5’ – 3’ tổng hợp gián đoạn (đoạn Okazaki) - Bước 3: Hai phân tử ADN tạo thành Các mạch tổng hợp đến đâu thì mạch xoắn đến đó => ADN nhân đôi theo nguyên tắc bổ sung, bán bảo toàn và nửa gián đoạn * Lưu ý: %A + %G = 50%; A + G = N:2 Phiên mã: là quá trình tổng hợp ARN trên mạch khuôn ADN ARN gồm đơn phân: A, U, G, X (không có T) * Các loại ARN: - mARN: dùng làm khuôn cho quá trình dịch mã (tổng hợp prôtêin) - tARN: vận chuyển axit amin đến ribôxôm để tổng hợp protein - rARN: kết hợp với prôtêin tạo nên ribôxôm * Đặc điểm quá trình phiên mã: - Phiên mã diễn nhân tế bào - Chỉ có mạch ADN làm khuôn (mạch gốc 3’- 5’ ADN) - Enzim ARN pôlimêraza bám vào vùng điều hòa làm gen tháo xoắn để lộ mạch gốc (khuôn) - Enzim ARN pôlimêraza dịch chuyển trên mạch khuôn theo chiều 3’ → 5’ để tổng hợp nên mARN và sợi mARN kéo dài theo chiều 5’ → 3’, các đơn phân kết hợp theo nguyên tắc bổ sung(A-U, T-A, G-X, X-G) - Khi enzim đến điểm kết thúc, ARN tách khỏi mạch khuôn * Lưu ý: Ở sinh vật nhân sơ, mARN sau phiên mã trực tiếp dùng làm khuôn tổng hợp protein Ở sinh vật nhân thực, mARN sau phiên mã xong phải chế biên lại cách loại bỏ các đoạn không mã hóa (intron), nối các đoạn mã hóa (exon) tạo mARN trưởng thành (2) Dịch mã: Là quá trình chuyển trình tự mã di truyền trên mARN thành trình tự các axit amin trên chuỗi polipeptid (quá trình tổng hợp prôtêin) - Diễn tế bào chất tế bào - Quá trình dịch mã cần có: mARN, tARN, ribôxôm, axit amin, enzim, lượng ATP Cơ chế: gồm giai đoạn: - Hoạt hóa axit amin: - Nhờ các enzim đặc hiệu và ATP axit amin hoạt hoá và gắn với tARN tương ứng tạo axit amin- tARN( aa- tARN) - Tổng hợp chuỗi pôlipeptit: + Mở đầu: tARN mang axit amin mở đầu vào mở đầu, anticođôn nó khớp với cođôn theo NTBS + Kéo dài chuỗi pôlipeptit: aa1- tARN tiến vào ribôxôm, liên kết peptit aa mở đầu và aa tạo thành, ribôxôm dịch chuyển trên mARN sang thứ theo chiều 5’ → 3’, aa2- ARN tiến vào ribôxôm, liến kết peptit aa1 và aa2 tạo thành, ribôxôm tiếp tục dịch chuyển sang thứ quá trình tiếp tục tiếp giáp với kết thúc + Kết thúc: ribôxôm chuyển dịch sang kết thúc thì quá trình dịch mã dừng lại, chuỗi pôlipeptit tách khỏi ribôxôm Nhờ enzim đặc hiệu, aa mở đầu cắt khỏi chuỗi pôlypeptit Sơ đồ mối quan hệ ADN (gen) – tính trạng Nhân đôi Dịch mã Phiên mã ARN ADN Prôtêin Biểu Tính trạng - Mã gốc ADN phiên mã thành mã ARN và sau đó dịch mã thành chuỗi pôlipeptit cấu thành prôtêin Prôtêin biểu thành tính trạng thể - Trình tự nuclêôtit mạch khuôn gen quy định trình tự các ribônuclêôtit mARN, từ đó qui định trình tự axit amin chuỗi pôlipeptit * Lưu ý: mARN - Số ba = mARN - Số aa chuỗi pôlypeptit (prôtêin) dịch mã từ mARN = số ba – = -2 III ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG CỦA GEN Khái niệm: Là chế điều hòa lượng sản phẩm gen tạo Trong tế bào thể, số lượng gen lớn (người có khoảng 30.000 gen) số ít gen hoạt động, phần lớn các gen trạng thái bất hoạt hoạt động yếu Các cấp độ điều hòa: - Điều hòa phiên mã: điều hòa số lượng mARN (chủ yếu sinh vật nhân sơ) - Điều hòa dịch mã: điều hòa lượng protein - Điều hòa sau dịch mã: biến đổi protein sau tổng hợp để thực các sinh học khác Quá trình điều hòa hoạt động gen sinh vật nhân sơ: a Operon: là các gen cấu trúc có liên quan chức thường phân bố liền thành cụm có chung chế điều hòa b Mô hình cấu trúc Operon Lac theo Jacop – Mono - Cấu trúc operon: + Nhóm gen cấu trúc: Z, Y, A qui định tổng hợp các enzim tham gia vào các phản ứng phân giải đường Lactose + Vùng vận hành (Operator): nơi liên kết với protein ức chế làm ngăn cản quá trình phiên mã các gen cấu trúc + Vùng khởi động (Promoter): nơi mARN polimeraza bám vào và khởi đầu phiên mã - Nằm trước Operon còn có gen R tổng hợp protein ức chế, protein này liên kết với vùng vận hành O để điều hòa hoạt động Operon Lac c Cơ chế: - Khi môi trường không có Lactose: Gen điều hòa tổng hợp protein ức chế, protein ức chế liên kết với vùng vận hành O ức chế phiên mã gen cấu trúc Z, Y, A (3) - Khi môi trường có Lactose: Lactose là chất cảm ứng gắn với protein ức chế làm biến đổi cấu hình không gian chiều Protein ức chế không liên kết vùng vận hành O gen cấu trúc Z, Y, A phiên mã, dịch mã tạo enzim phân giải đường lactozơ IV ĐỘT BIẾN GEN Khái niệm đột biến gen: - Đột biến gen là biến đổi cấu trúc gen liên quan tới cặp nuclêôtit xảy điểm nào đó trên phân tử ADN - Thể đột biến là cá thể mang đột biến đã biểu trên kiểu hình thể Các dạng đột biến điểm: + Đột biến thay cặp nu này cặp nu khác trình tự axit amin phân tử protein đổi chức protein đổi + Đột biến gây thêm cặp nu trên gen mã di truyền bị đọc sai kể từ vị trí xảy đột biến trình tự axit amin chuỗi polipeptid đổi chức protein bị đổi (gây hậu ngiêm trọng) + Đột biến gây cặp nu trên gen mã di truyền bị đọc sai kể từ vị trí xảy đột biến trình tự axit amin chuỗi polipeptid đổi chức protein bị đổi Nguyên nhân và chế phát sinh đột biến gen Nguyên nhân: - Các tác nhân vật lí: tia phóng xạ, tia tử ngoại, sốc nhiệt - Các tác nhân hóa học: hóa chất, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ - Các tác nhân sinh học: xâm nhập virus - Do rối loạn quá trình sinh lí, hóa sinh xảy tế bào Đột biến gen có thể xuất tự nhiên (đột biến tự nhiên) người sử dụng các tác nhân gây đột biến tạo (đột biến nhân tạo) Cơ chế chung: Tác nhân gây đột biến gây sai sót quá trình nhân đôi AND Cơ chế phát sinh: a) Sự kết cặp không đúng nhân đôi AND - Trong quá trình nhân đôi kết cặp không hợp đôi( không theo nguyên tắc bổ sung) dẫn đến phát sinh đột biến gen b) Tác động các tác nhân gây đột biến - Tia tử ngoại (UV) có thể làm cho bazơ T trên cùng mạch liên kết với nhau đột biến - 5-brômua uraxin ( 5BU) gây thay cặp A-T G-X đột biến - Virut viêm gan B, virut hecpet… đột biến Hậu và vai trò đột biến gen a Hậu - Đột biến gen có thể có hại, có lợi hay trung tính thể đột biến - Mức độ có lợi hay có hại gen đột biến phụ thuộc vào điều kiện môi trường tùy thuộc vào tổ hợp gen b Vai trò: - Đối với tiến hóa: đột biến gen là nguồn nguyên liệu sơ cấp cho quá trình tiến hóa Đây là nguồn biến dị di truyền chủ yếu cho quá trình tiến hóa - Đối với thực tiễn: Đột biến gen cung cấp nguyên liệu cho quá trình chọn giống và là công cụ để các nhà khoa học nghiên cứu các qui luật di truyền V NHIỄM SẮC THỂ Khái niệm NST a Sinh vật nhân sơ (vi khuẩn): chưa có NST, vật chất di truyền là phân tử ADN trần, mạch kép, dạng vòng (vi khuẩn, tảo lam), là phân tử ARN (một số virus) b Sinh vật nhân chuẩn: + NST là cấu trúc mang gen tế bào + Ở sinh vật lưỡng bội, NST tồn thành cặp tương đồng (2n) + Mỗi loài có NST đặc trưng số lượng, hình dạng và kích thước + Ở giao tử mang NST đơn bội n, gồm cặp (4) + Có loại NST: NST thường và NST giới tính Cấu trúc nhiễm sắc thể sinh vật nhân thực Cấu trúc hiển vi NST Một NST điển hình gồm: + Tâm động: có vai trò liên kết với thoi vô sắc tế bào phân bào + Vùng đầu mút: có tác dụng bảo vệ NST Cấu trúc siêu hiển vi NST - Cấu tạo hóa học: thành phần NST gồm ADN và protêin histon + Nucleoxom: là đơn vị NST, gồm phân tử protein histon quấn quanh 7/4 vòng ADN khoảng 146 cặp nu + Sợi bản: chuỗi nucleoxom xoắn bậc đường kính 11nm + Sợi nhiễm sắc: sợi xoắn bậc đường kính 30nm và xoắn cuộn bậc (sợi siêu xoắn) đường kính 300nm + Cromatic: sợi nhiễm sắc xoắn tiếp theo, đường kính 700nm ADN Chuỗi nuclêôxôm Sợi bản(11 nm) Sợi nhiễm sắc(30 nm) Siêu xoắn (300 nm) Crômatit (700 nm) - NST có cấu trúc xoắn qua nhiều mức xoắn khác nhau: + Giúp các NST rút ngắn khoảng 15.000 đến 20.000 lần so với chiều dài phân tử ADN + Có thể xếp gọn nhân tế bào giúp NST dễ phân li vào kì sau phân bào Chức nhiễm sắc thể + Lưu giữ, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền + Điều hòa hoạt động các gen thông qua mức cuộn xoắn NST + Giúp tế bào phân chia vật chất di truyền cho tế bào pha phân bào VI ĐỘT BIẾN CẤU TRÚC NHIỄM SẮC THỂ Khái niệm - Khái niệm: ĐB cấu trúc NST là biến đổi cấu trúc NST (thực chất là xếp lại khối gen trên và các NST làm thay đổi hình dạng và cấu trúc các NST) - Nguyên nhân: môi trường ngoài thể các tác nhân vật lí (tia phóng xạ …), hóa học (thuốc trừ sâu, hóa chất độc hại …), sinh học (virus …) hay biến đổi sinh lý bên tế bào Các dạng Dạng đột biến ĐB cấu trúc NST Cơ chế phát sinh Hậu và vai trò - Làm giảm số lượng gen trên NST → Thường gây chết giảm sức NST bị đứt đoạn (đoạn đứt sống (VD: đoạn NST 21, 22 ung Mất đoạn không chứa tâm động) thư máu) - Xác định vị trí gen trên NST, loại bỏ gen có hại - Làm tăng số lượng gen trên NST NST tương đồng tiếp hợp và trao → Tăng cường giảm bớt mức Lặp đoạn đổi chéo không biểu tính trạng Đảo đoạn NST bị đứt đoạn, đoạn bị đứt - Thay đổi trình tự phân bố các gen trên quay 1800 gắn vào NST NST → có khả giảm sinh sản Chuyển đoạn - Làm thay đổi nhóm gen liên kết → NST bị đứt đoạn, đoạn bị đứt chuyển đoạn lớn thường gây chết, gắn vào vị trí khác trên NST khả sinh sản các NST không tương đồng - Chuyển đoạn nhỏ ứng dụng để trao đổi đoạn bị đứt chuyển gen tạo giống Vai trò đột biến cấu trúc NST (5) - Tiến hóa: góp phần tạo nên nguồn nguyên liệu cho quá trình tiến hóa; tham gia vào chế cách li hình thành loài - Chọn giống: hình thành các tổ hợp gen tốt để tạo giống VII ĐỘT BIẾN SỐ LƯỢNG NHIỄM SẮC THỂ Khái niệm: Là đột biến làm thay đổi số lượng hay số cặp NST hay thay đổi toàn các cặp NST tế bào Các dạng đột biến đa bội a Khái niệm lệch bội(dị bội): Biến đổi số lượng hay số cặp NST thường hay NST giới tính (thường gặp thực vật, ít gặp động vật) Thường có các dạng chính: 2n: Bộ NST lưỡng bội tế bào sinh dưỡng bình thường 2n + 1: cặp NST thừa (thể nhiễm) 2n + + 1: cặp NST, cặp thừa (thể nhiễm kép) 2n – 1: cặp NST thiếu (thể nhiễm) 2n – – : cặp NST, cặp thiếu (thể nhiễm kép) 2n – 2: Mất hẳn cặp NST nào đó (thể không nhiễm) 2n + 2: cặp NST thừa (thể nhiễm) Thể đa nhiễm: cặp NST thừa từ NST trở lên Nguyên nhân + Môi trường ngoài thể: tác nhân vật lí, hóa học + Môi trường nội bào: rối loạn phân li NST có thể xảy giảm phân (chủ yếu ) nguyên phân b Khái niệm đột biến đa bội: Bộ NST thể đa bội là bội số n lớn 2n loài Có dạng: + Đa bội chẳn: NST tế bào sinh dưỡng là bội số chẳn n: 4n, 6n, 8n … + Đa bội lẻ: NST tế bào sinh dưỡng là bội số chẳn n: 3n, 5n, 7n … Nguyên nhân Là các tác nhân vật lí, hóa học môi trường ngoài, rối loạn môi trường nội bào lai xa loài khác Cơ chế phát sinh, hậu và vai trò đột biến thể dị bội và đa bội Dạng đột biến ĐB số lượng NST Thể lệch bội (dị bội) Cơ chế phát sinh - Một hay số cặp NST không phân ly kì sau phân bào (nguyên phân, giảm phân) tạo giao tử không bình thường - Vd: Trong giảm phân tạo giao tử: + Một cặp NST nào đó không phân li tạo loại giao tử (n + 1) và (n-1) + Giao tử (n + 1) x giao tử (n) hợp tử thể nhiễm (2n + 1) Hậu và vai trò - Sự tăng hay giảm số lượng hay vài cặp NST → Thể lệch bội thường chết hay giảm sức sống, giảm khả sinh sản - Xác định vị trí các gen trên NST, đưa các NST mong muốn vào thể khác (6) + Giao tử (n – 1) x giao tử (n) hợp tử thể nhiễm (2n – 1) - Bộ NST tế bào không phân ly kì sau phân bào (nguyên phân, giảm phân) tạo nên các giao tử không Thể đa bình thường (chứa NST) - Vd: giao tử 2n x giao tử n hợp tử 3n bội (thể tam bội) Giao tử 2n x giao tử 2n hợp tử 4n (thể tứ bội) + Số lượng ADN tăng gấp bội quá trình tổng hợp chất hữu diễn mạnh mẽ tế bào to, quan sinh dưỡng lớn, phát triển khỏe + Các thể đa bội lẻ không có khả sinh giao tử bình thường, giống cây ăn không hạt thường là đa bội lẻ + Hiện tượng đa bội lẻ khá phổ biến thực vật, tương đối động vật + Thể đa bội chẵn (4n) thể dị đa bội có thể tạo thành giống đóng vai trò quan trọng quá trình tiến hóa và chọn giống Phân biệt biến dị di truyền và biến dị không di truyền Vấn đề phân biệt Biến dị di truyền Đột biến (Thường biến) Biến dị tổ hợp Biến đổi vật chất di truyền cấp độ phân tử (ADN) cấp độ tế bào (NST) Do bắt cặp không đúng nhân đôi ADN, Nguyên sai hỏng ngẫu nhiên, nhân và tác động các tác nhân lí chế hoá môi trường hay tác phát sinh nhân sinh học; rối loạn quá trình phân li các NST quá trình phân bào - Biến đổi kiểu gen biến đổi kiểu hình di truyền Đặc điểm - Biến đổi đột ngột, cá biệt, riêng lẻ, vô hướng Khái niệm Vai trò Biến dị không di truyền Tổ hợp lại vật chất di Biến đổi kiểu hình truyền vốn đã có cha cùng kiểu gen, phát mẹ sinh quá trình phát triển cá thể Do phân li độc lập Do ảnh hưởng trực tiếp của các NST quá điều kiện môi trường lên trình giảm phân, tổ khả biểu kiểu hợp ngẫu nhiên các hình cùng kiểu gen giao tử thụ tinh - Sắp xếp lại vật chất di truyền đã có bố mẹ, tổ tiên di truyền - Biến đổi riêng lẻ, cá biệt - Chỉ biến đổi kiểu hình không biến đổi kiểu gen không di truyền - Biến đổi liên tục, đồng loạt tương ứng điều kiện môi trường Đa số có hại, số ít có lợi Cung cấp nguyên liệu Giúp sinh vật thích nghi với trung tính Cung cấp thứ cấp cho tiến hoá và môi trường Không là nguyên liệu sơ cấp tiến chọn giống nguyên liệu cho tiến hoá và hóa và chọn giống chọn giống So sánh đột biến và thường biến Các tiêu so sánh - Không liên quan tới biến đổi kiểu gen - Di truyền - Mang tính chất cá biệt, xuất ngẫu nhiên - Theo hướng xác định - Mang tính chất thích nghi cho cá thể - Là nguyên liệu cho chọn giống và tiến hoá Đột biến Thường biến + + + + + + (7) Phân biệt thể lệch bội và thể đa bội Vấn đề phân biệt Khái niệm Phân loại Cơ chế phát sinh Hậu Thể lệch bội Thể đa bội Sự thay đổi số lượng NST Sự tăng NST lớn 2n số cặp NST - Các dạng thường gặp: - Các dạng thể đa bội: + Thể một: (2n - 1) + Tự đa bội: tăng số nguyên lần số + Thể ba: (2n + 1) NST đơn bội loài và lớn 2n, + Thể bốn: (2n + 2) đó có đa bội chẵn (4n, 6n, …) và đa bội + Thể không: (2n - 2) lẻ (3n, 5n, …) + Dị đa bội: hai NST hai loài khác cùng tồn tế bào Trong phân bào, thoi phân bào hình Trong phân bào, thoi phân bào không hình thành hay số cặp NST thành tất các cặp NST không phân li không phân li - Mất cân toàn hệ gen kiểu - Tế bào lớn quan sinh dưỡng to hình thiếu cân đối không sống được, sinh trưởng và phát triển mạnh Thể đa bội lẻ giảm sức sống, giảm khả sinh sản không có khả sinh giao tử bình thường tuỳ loài kh ông sinh sản hữu tính - Xảy thực vật và động vật - Xảy phổ biến thực vật, ít gặp động vật Phân biệt thể đa bội chẵn và đa bội lẻ Phân biệt Khái niệm Cơ chế phát sinh Đặc điểm Thể đa bội chẵn Thể đa bội lẻ Bộ NST tế bào sinh dưỡng là bội Bộ NST tế bào sinh dưỡng là bội số số chẵn đơn bội lớn 2n (4n, 6n, …) lẻ đơn bội lớn 2n (3n, 5n, 7n…) - Trong quá trình giảm phân: Ở tế bào sinh dục (2n), NST không phân ly giao tử 2n Giao tử 2n + giao tử 2n thể tứ bội (4n) - Trong quá trình nguyên phân: Ở tế bào sinh dưỡng (2n), NST không phân ly thể tứ bội (4n) - Trong quá trình giảm phân: Ở tế bào sinh dục (2n), NST không phân ly giao tử 2n Giao tử 2n + giao tử n thể tam bội 3n - Cây 4n giao phấn với cây 2n thể tam bội 3n - Lượng ADN tăng gấp đôi, quá trình tổng - Thể đa bội lẻ thường gặp cây ăn hợp các chất diễn mạnh mẽ không hạt (dưa hấu, chuối, …) - Tế bào to, quan sinh dưỡng lớn, thể - Thể đa bội lẻ không sinh sản hữu tính (8) khỏe, chống chịu tốt, … vì không có khả tạo giao tử bình - Thể đa bội chẵn sinh sản hữu tính thường vì tạo giao tử Phân biệt đột biến gen và đột biến NST Vấn đề phân biệt Đột biến gen Đột biến nhiễm sắc thể - Là biến đổi hay số cặp - Là biến đổi cấu trúc số nuclêôtit gen lượng NST - Có dạng đột biến điểm: - Có dạng: Khái niệm + Mất cặp nuclêôtit + ĐB cấu trúc NST gồm đoạn, lặp + Thêm cặp nuclêôtit đoạn, đảo đoạn, chuyển đoạn + Thay cặp nuclêôtit + ĐB số lượng NST gồm thể lệch bội và thể đa bội - Bắt cặp không đúng nhân đôi - Do mất, lặp, đảo hay chuyển vị trí ADN (không theo NTBS), hay tác nhân đoạn NST, chuyển đoạn diễn Cơ chế xen vào mạch khuôn mạch các NST không tương đồng phát sinh tổng hợp - Do không phân li cặp NST - Phải trải qua tiền đột biến xuất quá trình phân bào đột biến - Ít phổ biến - Phổ biến - Làm thay đổi số lượng và trật tự - Làm thay đổi số lượng và trật tự xếp các gen trên NST Đặc điểm xếp các cặp nuclêôtit gen - Đột biến lặn không biểu thành - Biểu thành kiểu hình kiểu hình trạng thái dị hợp tử - Làm gián đoạn hay số tính trạng - Làm thay đổi phân hay kiểu hình nào đó (Gen mARN Prôtêin thể Hậu tính trạng) - Ít ảnh hưởng đến sức sống và sinh - Ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức sống và sản sinh vật sinh sản sinh vật Cung cấp nguồn nguyên liệu chủ yếu Cung cấp nguồn nguyên liệu thứ yếu cho Vai trò cho quá trình tiến hoá và chọn giống tiến hoá và chọn giống CHƯƠNG II: TÍNH QUI LUẬT CỦA HIỆN TƯỢNG DI TRUYỀN I MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN Tính trạng tương phản: là trạng thái khác cùng tính trạng Ví dụ: đậu Hà lan, trạng thái khác màu hạt là hạt vàng và hạt xanh Alen: Alen là trạng thái gen Thông thường, gen có alen Thí dụ: gen qui định màu hạt có alen: alen A qui định hạt vàng, alen a qui định hạt xanh Cặp alen: tế bào thể, gen qui định tính trạng xuất thành cặp gọi là cặp alen Mỗi gen cặp alen nằm trên NST cặp tương đồng vị trí tương ứng, alen có nguồn gốc từ cha và alen còn lại có nguồn gốc từ mẹ Thể đồng hợp: là thể mang alen giống cùng gen Ví dụ: thể đồng hợp AA, aa, AAbb Thể dị hợp: là thể mang alen khác cùng gen Ví dụ: thể dị hợp Aa, AaBb Kiểu gen (còn gọi là kiểu di truyền): là toàn các gen nằm tế bào thể sinh vật Trong thực tế, người ta nói đến kiểu gen vài cặp alen liên quan đến vài tính trạng nghiên cứu Kiểu hình: là toàn các tính trạng và đặc tính thể Mối liên quan kiểu gen và kiểu hình: (9) + Ứng với kiểu hình có thể có nhiều kiểu gen (do thể đồng hợp trội và thể dị hợp trội có cùng kiểu hình mang tính trạng trội) Ví dụ: kiểu hình hạt vàng có kiểu gen là: AA và Aa + Ứng với kiểu gen có thể có nhiều kiểu hình khác ảnh hưởng điều kiện sống khác nhau, vì kiểu hình là kết tương tác kiểu gen với điều kiện sống II PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU DI TRUYỀN CỦA MENĐEN Tạo các dòng chủng tính trạng Lai các dòng chủng khác biệt nhiều tính trạng Sử dụng toán xác suất để phân tích kết lai => đưa giả thuyết Tiến hành thí nghiệm chứng minh cho giả thuyết III CÁC QUI LUẬT MENDEL Quy luật phân ly: “Mỗi tính trạng cặp alen quy định, có nguồn gốc từ bố, có nguồn gốc từ mẹ và các alen tồn tế bào cách riêng rẽ, không hòa trộn vào Khi hình thành giao tử, các thành viên cặp alen phân li đồng các giao tử, 50% giao tử chứa alen này, 50% giao tử chứa alen kia” Cơ sở tế bào học: - Trong tế bào sinh dưỡng các NST luôn tồn thành cặp tương đồng và chứa các cặp alen tương ứng - Khi giảm phân tạo giao tử, NST cặp tương đồng phân li đồng các giao tử dẫn đến phân li các alen tương ứng và tổ hợp chúng qua thụ tinh dẫn đến phân li và tổ hợp cặp alen tương ứng Qui luật phân ly độc lập: Các cặp nhân tố di truyền qui định các tính trạng khác phân li độc lập quá trình hình thành giao tử => Thực chất qui luật phân li là nói phân li độc lập các alen quá trình giảm phân Cơ sở tế bào học: - Các cặp alen nằm trên các cặp NST tương đồng khác - Sự phân li độc lập và tổ hợp ngẫu nhiên các cặp NST tương đồng giảm phân hình thành giao tử dẫn đến phân li độc lập và tổ hợp ngẫu nhiên các cặp alen tương ứng Ý nghĩa qui luật phân li: làm xuất biến dị tổ hợp tạo nên đa dạng, phong phú cho sinh vật Lai phân tích: lai thể mang tính trạng trội (chưa biết kiểu gen) với thể mang tính trạng lặn (đồng hợp lặn) để kiểm tra kiểu gen cá thể mang tính trội là chủng (đồng hợp) hay không chủng (dị hợp) Lưu ý: Số cặp gen dị hợp tử Số loại giao tử F1 Số loại kiểu gen F2 Số loại kiểu hình F2 Số hợp tử F2 Tỉ lệ kiểu hình F2 n 2n 3n 2n 4n (3:1)n VD: AaBb => n=2 22 = 32 = 22 = 42 = 16 (9 : : : 1) Ý nghĩa các qui luật Menđen: - Nếu biết các gen qui định tính trạng nào đó phân li độc lập thì có thể dự đoán kết phân li kiểu hình đời sau - Sự phân li độc lập và tổ hợp ngẫu nhiên các giao tử là chế tạo nên các biến dị tổ hợp, giải thích đa dạng sinh giới III TƯƠNG TÁC GEN Tác động nhiều gen lên tính trạng: là tác động qua lại các gen quá trình hình thành kiểu hình Đặc điểm chung: + Hai hay nhiều gen không alen cùng qui định tính trạng (10) + Xuất tính trạng thể lai + Các gen phân li độc lập và tổ hợp tự + Tỉ lệ phân li kiểu hình lai là biến dạng tỉ lệ phân li kiểu hình đặc trưng qui luật phân li độc lập Mendel Có kiểu tương tác thường gặp: a Tương tác bổ trợ (bổ sung) + Là trường hợp tương tác gen làm xuất kiểu hình có mặt đồng thời các gen không alen kiểu gen Các gen bổ trợ có thể là gen trội hay gen lặn + Tỉ lệ phân li kiểu hình đặc trưng lai gồm: : : : b Tương tác cộng gộp (sự di truyền đa gen) + Tương tác cộng gộp là tượng di truyền đặc trưng số tính trạng số lượng, đó các gen không alen tác động cùng hướng lên biểu tính trạng Mỗi alen (thường là alen trội) các gen thể đóng góp phần ngang biểu kiểu hình mức độ định Như vậy, số lượng các alen tăng dần các kiểu gen tạo dãy biến dị kiểu hình liên tục quần thể + Thường gặp các tính trang số lượng, suất: số lượng hạt trên Ngô, màu da, chiều cao Người … + Tỉ lệ kiểu hình phụ thuộc vào số alen trội kiểu gen Tỉ lệ 15 : => Ví dụ: màu da người có ít gen qui định Tác động gen lên nhiều tính trạng - Trường hợp gen chi phối nhiều tính trạng gọi là tính đa hiệu gen hay gen đa hiệu - Ví dụ: Gen HbS gây biến dạng hồng cầu từ hình đĩa sang hình liềm => các rối loạn bệnh lí người: rối loạn tâm thần, liệt, viêm phổi, thấp khớp, suy thận IV LIÊN KẾT GEN – BẢN ĐỒ DI TRUYỀN Di truyền liên kết là tượng các gen không alen cùng nằm trên NST nên cùng phân li và cùng tổ hợp với theo NST quá trình giảm phân tạo giao tử và quá trình thụ tinh tạo hợp tử Liên kết gen hoàn toàn Liên kết gen là tượng các gen trên cùng NST, cùng phân li và cùng tổ hợp với theo NST vào giao tử và hợp tử tương ứng, làm thành nhóm gen liên kết a Đặc điểm liên kết hoàn toàn: + Các gen trên cùng NST phân ly cùng tạo nhóm gen liên kết + Số nhóm liên kết loài tương ưng với số NST đơn bội (n) loài đó + Số nhóm tính trạng liên kết tương ứng với số nhóm gen liên kết b Ý nghĩa + Hạn chế xuất biến dị tổ hợp, đảm bảo trì bền vững nhóm tính trạng qui định các gen trên cùng NST + Đảm bảo chọn giống có nhóm tính trạng tốt luôn kèm chọn giống Hoán vị gen a Đặc điểm HVG + Các gen càng xa trên NST càng dễ xảy HVG + HVG làm tăng số loại giao tử, số tổ hợp gen xuất nhiều biến dị tổ hợp + Xảy vào kì trước Giảm phân I cho loại giao tử: loại giao tử liên kết và loại giao tử hoán vị + Tần số hoán vị gen không vượt quá 50% b Cơ sở tế bào học: + Sự trao đổi chéo các cromatic khác nguồn gốc cặp NST tương đồng dẫn đến chuyển đổi (hoán vị) vị trí các gen trên cùng cặp NST tương đồng + Các gen nằm càng xa thì càng dễ xảy hoán vị c Ý nghĩa + Làm tăng biến dị tổ hợp có ý nghĩa với tiến hóa và chọn giống + Nhờ HVG các gen quí cha và mẹ có thể tổ hợp lại tạo nhóm gen liên kết có ý nghĩ chọn giống và tiến hóa Bản đồ di truyền (11) + Bản đồ di truyền là sơ đồ phân bố các gen trên các NST loài + Khi lặp đồ di truyền cần phải xác định số nhóm gen liên kết, cùng với việc xác định trình tự và khoảng cách phân bố các gen nhóm gen liên kết trên NST + Đơn vị khoảng cách trên đồ là cM ứng với tần số HVG là 1% V DI TRUYỀN LIÊN KẾT VỚI GIỚI TÍNH Hệ thống nhiễm sắc thể giới tính: - NST giới tính: là loại NST có chứa gen quy định giới tính (có thể chứa các gen khác) Ở Người, Thú và Ruồi giấm: cái XX còn đực XY Ở Chim, Bướm, Bò sát, Lưỡng cư: cái XY còn đực XX Ở Bọ xít, Châu chấu, Rệp: cái XX còn đực XO Ở Bọ Nhạy thì ngược lại: cái XO, đực XX Đối tượng nghiên cứu Moocgan: ruồi giấm Đặc điểm chung - Gen trên NST X không có alen trên NST Y: + Biểu tính trạng không giới + Xảy di truyền chéo: cha truyền gái, mẹ truyền cho trai + Kết lai thuận khác lai nghịch + Tính trạng lặn dễ biểu giới có chứa NST Y - Gen trên Y không có alen trên X: + Biểu giới + Di truyền thẳng, tính trạng truyền 100% cho giới chứa cặp NST XY Cơ sở tế bào học: Do phân li và tổ hợp cặp NST giới tính dẫn đến phân li và tổ hợp các gen nằm trên NST giới tính Ý nghĩa Dựa vào tính trạng liên kết với giới tính để sớm phân biệt đực, cái và điều chỉnh tỉ lệ đực cái tùy vào mục tiêu sản xuất VI DI TRUYỀN NGOÀI NHIỄM SẮC THỂ (ngoài NST) Di truyền theo dòng mẹ Khi thụ tinh, giao tử đực truyền nhân mà không truyền tế bào chất cho trứng, các gen nằm TBC (trong ty thể lục lạp) mẹ truyền cho qua TBC trứng Đặc điểm di truyền ngoài nhiễm sắc thể - Kết lai thuận và lai nghịch khác nhau, đó lai thường mang tính trạng mẹ (di truyền theo dòng mẹ) Trong di truyền qua tế bào chất, vai trò chủ yếu thuộc tế bào chất tế bào sinh dục cái - Các tính trạng di truyền không tuân theo các qui luật di truyền NST vì tế bào chất không phân phối cho các tế bào - Tính trạng gen tế bào chất qui định tồn thay nhân tế bào nhân có cấu trúc di truyền khác VII ẢNH HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG LÊN SỰ BIỂU HIỆN CỦA GEN Mối quan hệ kiểu gen, môi trường và kiểu hình - Kiểu gen, môi trường và kiểu hình có mối quan hệ mật thiết với Kiểu gen qui định khả phản ứng thể trước môi trường Môi trường tham gia vào hình thành kiểu hình cụ thể Kiểu hình là kết tương tác kiểu gen và môi trường - Trong quá trình kiểu gen biểu thành kiểu hình còn chịu ảnh hưởng môi trường và ngoài thể Thường biến (sự mềm dẻo kiểu hình) + Khái niệm: Thường biên là biến đổi kiểu hình cùng kiểu gen, phát sinh đời cá thể ảnh hưởng môi trường không biến đổi kiểu gen + Nguyên nhân: tự điều chỉnh sinh lý giúp sinh vật thích nghi với thay đổi môi trường + Đặc điểm: Biến đổi đồng loạt theo hướng xác định tương ứng điều kiện môi trường, không di truyền + Ý nghĩa: giúp thể thích nghi trước thay đổi thời môi trường (12) Mức phản ứng - Khái niệm: “Mức phản ứng kiểu gen là tập hợp các kiểu hình cùng kiểu gen tương ứng với các môi trường khác nhau” - Trong kiểu gen, gen có mức phản ứng riêng: tính trạng chất lượng có mức phản ứng hẹp, tính trạng số lượng có mức phản ứng rộng - Nhận xét: + Kiểu gen qui định giới hạn suất giống vật nuôi hay cây trồng + Kĩ thuật sản xuất qui định suất cụ thể giống mức phản ứng kiểu gen qui định + Năng suất là kết tác động giống và kĩ thuật * Lưu ý: - Để xác định mức phản ứng kiểu gen cần phải tạo các cá thể sinh vật có cùng kiểu gen - Phân tích ví dụ màu lông giống thỏ Hymalaya CHƯƠNG III: DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ I Các đặc trưng di truyền quần thể Định nghĩa quần thể Quần thể là tổ chức các cá thể cùng loài, sống cùng khoảng không gian xác định, vào thời điểm xác định và có khả sinh các hệ cái để trì nòi giống Đặc trưng di truyền quần thể * Vốn gen: tập hợp tất các alen có quần thể thời điểm xác định, các đặc điểm vốn gen thể thông qua các thông số là tần số alen và tần số kiểu gen * Tần số alen: Tỉ lệ số lượng alen đó trên tổng số alen gen đó quần thể thời điểm xác định Nếu quần thể tần số mổi kiểu gen là: xAA + yAa + zaa => Tần số alen A = x + y/2, tần số alen a = z + y/2 * Tần số kiểu gen quần thể: Tần số loại kiểu gen nào đó quần thể tính tỉ lệ số cá thể có kiểu gen đó trên tổng số cá thể có quần thể Chú ý: Tùy theo hình thức sinh sản loài mà các đặc trưng vốn gen các yếu tố làm biến đổi vốn gen quần thể loài có khác II Cấu trúc di truyền quần thể tự thụ phấn và giao phối gần(Quần thể tự phối) Quần thể tự thụ phấn: Thành phần kiểu gen quần thể cây tự thụ phấn qua các hệ thay đổi theo hướng tăng dần tần số kiểu gen đồng hợp tử và giảm dần tần số kiểu gen dị hợp tử Quần thể giao phối gần * Khái niệm: Đối với các loài động vật, tượng các cá thể có cùng quan hệ huyết thống giao phối với thì gọi là giao phối gần => Cấu trúc di truyền quần thể giao phối gần biến đổi theo hướng tăng tần số kiểu gen đồng hợp tử và giảm tỉ lệ kiểu gen dị hợp tử III Cấu trúc di truyền quần thể ngẫu phối Quần thể ngẫu phối - Quần thể gọi là ngẫu phối các cá thể quần thể lựa chọn bạn tình để giao phối cách hoàn toàn ngẫu nhiên * Đặc điểm di truyền quần thể ngẫu phối : - Các cá thể giao phối tự và ngẫu nhiên với - Đa dạng kiểu gen và kiểu hình (13) - Duy trì tần số các kiểu gen khác quần thể không đổi qua các hệ điều kiện định Trạng thái cân di truyền quần thể Một quần thể gọi là trạng thái cân di truyền tỉ lệ các kiểu gen (thành phần kiểu gen) quần thể tuân theo công thức sau: p2 + 2pq + q2 = * Định luật Hacđi –Vanbec: - Trong điều kiện định, số tương đối các alen và thành phần kiểu gen quần thể ngẫu phối trì ổn định qua các hệ - Khi xảy ngẫu phối, quần thể đạt trạng thái cân theo định luật Hacđi – Vanbec, đó thỏa mãn đẳng thức: p2 AA+ 2pq Aa+ q2 aa = Trong đó: p là tần số alen A, q là số alen a, p + q = Lưu ý: quần thể cho có cấu trúc di truyền: : xAA + y Aa+ zaa = Nếu √ x z = y => Quần thể đạt trạng thái cần di truyền * Điều kiện nghiệm đúng định luật: - Quần thể phải có kích thước lớn - Các cá thể quần thể phải giao phối với cách ngẫu nhiên - Các cá thể quần thể phải có sức sống và khả sinh sản (không có chọn lọc tự nhiên ) - Không xảy đột biến, có thì tần số đột biến thuận tần số đột biến nghịch - Không có di - nhập gen Chương IV ỨNG DỤNG DI TRUYỀN HỌC I Các nguồn vật liệu chọn giống: - Biến dị tổ hợp - Đột biến - ADN tái tổ hợp II.Tạo giống dựa trên nguồn biến dị tổ hợp - Các gen nằm trên các NST khác phân li độc lập với nên các tổ hợp gen luôn hình thành sinh sản hữu tính - Các bước: + Tạo các dòng chủng có kiểu gen khác + Lai giống để tạo các tổ hợp gen khác + Chọn lọc tổ hợp gen mong muốn + Những cá thể có tổ hợp gen mong muốn cho tự thụ phấn giao phối cận huyết tạo các giống chủng III.Tạo giống lai có ưu lai cao Khái niệm: Là tượng lai có suất, sức chống chịu, khả sinh trưởng phát triển cao vượt trội so với các dạng bố mẹ Cơ sở di truyền tượng ưu lai - Giả thuyết siêu trội: trạng thái dị hợp nhiều cặp gen khác nhau, lại có kiểu hình vượt trội nhiều mặt so với dạng bố mẹ có nhiều gen trạng thái đồng hợp tử - VD: Kiểu gen AaBbCc có kiểu hình vượt trội so với AABBCC, aabbcc, AAbbCC, AABBcc Phương pháp tạo ưu lai - Tạo dòng thuần: cho tự thụ phấn qua nhiều hệ - Lai các dòng chủng khác => chọn lọc các tổ hợp có ưu lai cao + Ưu điểm: lai có ưu lai cao sử dụng vào mục đích kinh tế + Nhược điểm: Tốn nhiều thời gian, công sức, ưu lai biểu cao F1 sau đó giảm dần qua các hệ => không sử dụng lai để làm giống IV Tạo giống phương pháp gây đột biến: Quy trình: gồm bước + Xử lí mẫu vật tác nhân đột biến thích hợp + Chọn lọc các cá thể đột biến có kiểu hình mong muốn + Tạo dòng chủng Lưu ý : phương pháp này đặc biệt có hiệu với vi sinh vật vì tốc độ sinh trưởng chúng nhanh, dễ dàng phân lập các dòng đột biến Một số thành tựu tạo giống việt nam (14) - Xử lí các tác nhân lí hoá thu nhiều chủng vsv, lúa, đậu tương ….có nhiều đặc tính quý - Sử dụng Cônxisin tạo cây dâu tằm tứ bội (4n), sau đó lai nó với dạng lượng bội (2n) => 3n có suất cao V Tạo giống công nghệ tế bào Công nghệ tế bào thực vật: gồm Nuôi cấy mô, lai tế bào sinh dưỡng, nuôi cấy hạt phấn (hay noãn) a Nuôi cấy mô, tế bào: Nhân nhanh các giống cây trồng quý, tạo quần thể cây trồng đồng kiểu gen b Lai tế bào sinh dưỡng (xôma): tạo giống cây lai khác loài c Nuôi cấy hạt phấn noãn chưa thụ tinh: Tạo giống cây chủng (có kiểu gen đồng hợp tử tất các gen) Công nghệ tế bào động vật a Nhân vô tính động vật - Nhân vô tính ĐV nhân từ tế bào xôma, không cần có tham gia nhân tế bào sinh dục, cân tế bào chất noãn bào * Các bước tiến hành : + Tách tế bào tuyến vú cá thể cho nhân và nuôi phòng thí nghiệm; tách tế bào trứng cuả cá thể khác và loại bỏ nhân tế bào này + Chuyển nhân tế bào tuyến vú vào tế bào trứng đã bỏ nhân + Nuôi cấy tế bào đã truyên nhân trên môi trường nhân tạo để trứng phát triển thành phôi + Chuyển phôi vào tử cung cừu mẹ khác để nó mang thai và sinh * Kết quả: Tạo cừu Đôly có kiểu hình giống hệt kiểu hình cừu cho nhân b Cấy truyền phôi Lấy phôi từ động vật cho => phôi tách thành hay nhiều phần => phôi riêng biệt => cấy các phôi vào động vật nhận (con cái) và sinh VI Công nghệ gen: Khái niệm: Công nghệ gen là quy trình công nghệ dùng để tạo tế bào và sinh vật có gen bị biến đổi có thêm gen mới, từ đó tạo thể với đặc điểm Các bước cần tiến hành kỹ thuật chuyển gen: Kỹ thuật tạo ADN tái tổ hợp để chuyển gen từ tế bào này sang tế bào khác gọi là kỹ thuật chuyển gen a Tạo ADN tái tổ hợp * Nguyên liệu: + Gen cần chuyển + Thể truyền: phân tử ADN nhỏ dạng vòng có khả tự nhân đôi độc lập với hệ gen tế bào có thể gắn vào hệ gen tế bào Các loại thể truyền: Plasmit (phân tử ADN nhỏ dạng vòng), virút, NST… + Enzim giới hạn (restrictaza) và enzim nối (ligaza) * Cách tiến hành: - Tách chiết thể truyền và gen cần chuyển khỏi tế bào - Xử lí loại enzin giới hạn để tạo cùng loại đầu dính - Dùng enzim nối để gắn chúng tạo ADN tái tổ hợp (thể truyền và gen cần chuyển) b Đưa ADN tái tổ hợp vào tế bào nhận - Dùng muối canxi clorua (CaCl2) xung điện cao áp làm dãn màng sinh chất tế bào để ADN tái tổ hợp dễ dàng qua c Phân lập dòng tế bào chứa ADN tái tổ hợp - Chọn thể truyền có gen đánh dấu - Nhờ gen đánh dấu để nhận biết các tế bào có ADN tái tổ hợp Ứng dụng công nghệ gen tạo giống biến đổi gen a Khái niệm sinh vật biến đổi gen - Khái niệm: là sinh vật mà hệ gen nó đã người làm biến đổi cho phù hợp với lợi ích mình - Cách làm biến đổi hệ gen sinh vật: + Đưa thêm gen lạ vào hệ gen sinh vật + Làm biến đổi gen đã có sẵn gen + Loại bỏ làm bất hoạt gen nào đó hệ gen b Một số thành tựu tạo giống biến đổi gen: (15) Đối tượng Động vật Thành tựu - Chuyển gen prôtêin thu người vào cừu -Chuyển gen hoocmôn sinh trưởng chuột cống vào chuột bạch→ KL tăng gấp đôi Thực vật - Chuyển gen kháng thuốc diệt cỏ từ loài thuốc lá cảnh vào cây bông và đậu tương - Tạo giống bông kháng sâu hại - Tạo giống lúa có khả tổng hợp ß - carôten Vi sinh vật - Tạo vi khuẩn kháng thể miễn dịch cúm - Tạo dòng vi khuẩn mang gen mã hoá insulin người - Tạo chủng vi khuẩn sản xuất các sản phẩm có lợi nông nghiệp Chương V: DI TRUYỀN HỌC NGƯỜI I.Khái niệm di truyền y học Di truyền y học là ngành khoa học vận dụng hiểu biết di truyền học người vào y học, giúp cho việc giải thích, chẩn đoán, phòng ngừa, hạn chế các bệnh, tật di truyền và điều trị số trường hợp bệnh lí II Bệnh di truyền phân tử - Khái niệm: Là bệnh di truyền nghiên cứu chế gây bệnh mức độ phân tử - Ví dụ : Bệnh phêninkêtô- niệu + Người bình thường: gen tổng hợp enzim chuyển hoá phêninalanin→ tirôzin + Người bị bệnh: gen bị đột biến không tổng hợp enzim này nên phêninalanin tích tụ máu lên não đầu độc tế bào thần kinh => thiểu trí tuệ =>Chữa bệnh: phát sớm trẻ → cho ăn kiêng III Hội chứng bệnh liên quan đế đột biến NST * Các đột biến cấu trúc hay số lượng NST thướng liên quan đến nhiều gen và gây hàng loạt tổn thương quan người bệnh * Ví dụ : - Đột biến cấu trúc NST: đoạn NST 21 22 => ung thư máu - Đột biến số lượng NST: + NST số 21 (2n + 1) => Hội chứng Đao (Down xuất tăng theo tuổi người mẹ sinh đẻ vì sinh lý tế bào dễ bị rối loạn không nên có ngoài 35 tuổi.) + XXY => Klinefelter + 0X => Turner IV Bệnh ung thư * Khái niệm : là loại bệnh đặc trưng tăng sinh không kiểm soát số loại tế bào thể dẫ đến hình thành các khối u chèn ép các quan thể Khối u gọi là ác tính các tế bào nó có khả tách khỏi mô ban đầu di chuyển đến các nơi khác thể tạo các khối u khác * Nguyên nhân: đột biến gen, đột biến NST Đặc biệt là đột biến xảy loại gen : - Gen quy đinh yếu tố sinh trưởng - Gen ức chế các khối u V Bảo vệ vốn gen loài người Tạo môi trường nhằm hạn chế các tác nhân gây đột biến - Trồng cây, bảo vệ rừng Tư vấn di truyền và việc sàng lọc trước sinh - Di truyền học tư vấn có nhiệm vụ chẩn đoán, cung cấp thông tin khả mắc các bệnh di truyền đời các gia đình đã mắc các bệnh này, từ đó cho lời khuyên việc kết hôn, sinh đẻ, đề phòng và hạn chế hậu xấu đời sau - Kỹ thuật: chẩn đoán đúng bệnh, xây dựng phả hệ người bệnh, chẩn đoán trước sinh - Xét nghiệm trước sinh: Là xét nghiệm phân tích NST, ADN xem thai nhi có bị bệnh di truyền hay không - Phương pháp : + Chọc dò dịch ối; + Sinh thiết tua thai Liệu pháp gen - Là việc chữa trị các bệnh di truyền cách phục hồi chức các gen bị đột biến, thay gen bệnh gen lành - Liệu pháp gen gồm biện pháp: đưa bổ sung gen lành vào thể người bệnh và thay gen bệnh gen lành (16) - Mục đích: hồi phục chức bình thường tế bào hay mô, khắc phục sai hỏng di truyền, thêm chức cho tế bào - Về nguyên tắc là kỹ thuật chuyển gen - Một số khó khăn gặp phải: vi rut có thể gây hư hỏng các gen khác (không chèn gen lành vào vị trí gen vốn có trên NST ) VI Một số vấn đề xã hội di truyền học Tác động xã hội việc giải mã gen người Vấn đề phát sinh công nghệ gen và công nghệ tế bào Vấn đề di truyền khả trí tuệ a) Hệ số thông minh (IQ) Được xác định các trắc nghiệm với các bài tập tích hợp có độ khó tăng dần b) Khả trí tuệ và di truyền: Tính di truyền có ảnh hưởng định tới khả trí tuệ Di truyền học với bệnh AIDS HIV sử dụng enzim phiên mã ngược để tổng hợp mạch ADN trên khuôn ARN, sau đó từ mạch ADN này dùng làm khuôn để tổng hợp mạch ADN bổ sung PHẦN SÁU: TIẾN HOÁ CHƯƠNG I: BẰNG CHỨNG VÀ CƠ CHẾ TIẾN HOÁ I các chứng tiến hoá Bằng chứng giải phẫu so sánh: a) Cơ quan tương đồng: - Các quan các loài khác cùng bắt nguồn từ cùng quan loài tổ tiên mặc dù các quan này giữ các chức khác b) Cơ quan tương tự: - Những quan thực các chức không bắt nguồn từ cùng ngồn gốc Bằng chứng tế bào học và sinh học phân tử: a) Bằng chứng tế bào học: - Tất các sinh vật cấu tạo từ tế bào, các tế bào sinh từ các tế bào sống trước đó(Học thuyết tế bào b) Bằng chứng sinh học phân tử: - Các tế bào tất các loài sinh vật sử dụng chung mã di truyền, dùng cùng 20 loại axit amin để cấu tạo nên prôtêin chứng tỏ chúng tiến hoá từ tổ tiên chung - Phân tích trình tự các axit amin cùng loại prôtêin hay trình tự các Nu cùng gen các loài khác có thể cho ta biết mối quan hệ các loài HỌC THUYẾT TIẾN HOÁ LAMC VÀ HỌC THUYẾT TIẾN HOÁ ĐACUYN I Học thuyết tiến hoá Lamac(Giảm tải) II Học thuyết tiến hóa Đacuyn Nguyên nhân và chế tiến hóa - Đacuyn là người đầu tiên đưa khái niệm Biến dị cá thể: Các cá thể cùng tổ tiên mặc dù giống với bố mẹ nhiều cá thể không họ hàng chúng khác biệt nhiều đặc điểm - Nguyên nhân tiến hóa: Do tác động CLTN thông qua đặc tính biến dị và di truyền sinh vật - Cơ chế tiến hóa: Sự tích lũy di truyền các biến dị có lợi, đào thải các biến dị có hại tác động CLTN - Chọn lọc tự nhiên: Thực chất là phân hó khả sống sót các cá thể quân thể Đối tượng CLTN là các cá thể Kết quá trình CLTN tạo nên laòi sinh vật có khả thích nghi với môi trường Ưu và nhược điểm học thuyết Đacuyn * Ưu điểm: - Ông cho các loài tiến hóa từ tổ tiên chung - Sự đa dạng hay khác biệt các loài sinh vật là các loài đã tích lũy các đặc thích nghi với các môi trường khác * Hạn chế: - Chưa hiểu nguyên nhân phát sinh biến dị và chế di truyền biến dị - Chưa thấy vai trò cách li việc hình thành loài (17) Những điểm CLTN và CLNT Tiến hành Đối tượng Nguyên nhân Nội dung Thời gian Kết CLTN - Môi trường sống - Các sinh vật tự nhiên - Do điều kiện môi trường sống khác - Những cá thể thích nghi với môi trường sống sống sót và khả sinh sản cao dẫn đến số lượng ngày càng tăng còn các cá thể kém thích nghi với môi trường sống thì ngược lại - Tương đối dài - Làm cho sinh vật tự nhiên ngày càng đa dạng phong phú - Hình thành nên loài Mỗi loài thích nghi với môi trường sống định CLNT - Do người - Các vật nuôi và cây trồng - Do nhu cầu khác người - Những cá thể phù hợp với nhu cầu người sống sót và khả sinh sản cao dẫn đến số lượng ngày càng tăng còn các cá thể không phù hợp với nhu cầu người thì ngược lại - Tương đối ngắn - Làm cho vật nuôi cây trồng ngày càng đa dạng phong phú - Hình thành nên các nòi thứ mới( giống mới) Mỗi dạng phù hợp với nhu cầu khác người HỌC THUYẾT TIẾN HOÁ TỔNG HỢP I Quan niệm tiến hoá và nguồn nguyên liệu tiến hóa Tiến hoá nhỏ và tiến hoá lớn - Tiến hoá nhỏ là quá trình biến đổi cấu trúc di truyền quần thể (biến đổi tần số alen và thành phần kiểu gen quần thể) - Sự biến đổi cấu trúc di truyền quần thể đến lúc làm xuất cách li sinh sản với quần thể gốc → hình thành loài - Tiến hoá nhỏ diễn trên quy mô nhỏ, phạm vi loài - Thực chất tiến hoá lớn là quá trình biến đổi trên quy mô lớn , trải qua hàng triệu năm , làm xuất các đơn vị phân loại trên loài : chi , họ , , lớp , ngành Nguồn biến dị di truyền quần thể - Nguồn nguyên liệu cung cấp cho quá trình tiến hoá là các biến dị di truyền ( BDDT ) và di nhập gen - Biến dị di truyền + Biến dị đột biến ( biến dị sơ cấp ) + Biến dị tổ hợp ( biến dị thứ cấp ) II Các nhân tố tiến hoá Đột biến - Đột biên làm thay đổi tần số alen và thành phần kiểu gen quần thể → là nhân tố tiến hoá - Đột biến gen là nhỏ từ 10 -6 – 10-4 thể có nhiều gen nên tần số đột biền gen nào đó lại lớn - Đột biến gen cung cấp nguồn nguyên liệu sơ cấp cho quá trình tiến hoá Di - nhập gen - Di nhập gen là tượng trao đổi các cá thể giao tử các quần thể - Di nhập gen làm thay đổi thành phần kiểu gen và tần số alen quần thể, làm xuất alen quần thể Chọn lọc tự nhiên ( CLTN ) - CLTN là quá trình phân hoá khả sống sót và sinh sản các cá thể với các kiểu gen khác quần thể - CLTN tác động trực tiếp lên kiểu hình và gián tiếp làm biến đổi tần số kiểu gen, tần số alen quần thể - CLTN quy định chiều hướng tiến hoá CLTN là nhân tố tiến hoá có hướng - Tốc độ thay tần số alen tuỳ thuộc vào + Chọn lọc chống gen trội + Chọn lọc chống gen lặn Các yếu tố ngẫu nhiên (18) - Làm thay đổi tần số alen theo hướng không xác định - Sự biến đổi ngẫu nhiên cấu trúc di truyền hay xảy với quần thể có kích thước nhỏ Giao phối không ngẫu nhiên (giao phối có chọn lọc, giao phối cận huyết, tự phối) - Giao phối không ngẫu nhiên không làm thay đổi tần số alen quần thể lại làm thay đổi thay đổi thành phần kiểu gen theo hướng tăng dần thể đồng hợp, giảm dần thể dị hợp - Giao phối không ngẫu nhiên là nhân tố tiến hoá - Giao phối không ngẫu nhiên làm nghèo vốn gen quần thể, giảm đa dạng di truyền LOÀI I.Khái niệm loài sinh học 1.Khái niệm: Loài sinh học là một nhóm quần thể gồm các cá thể có khả giao phối với tự nhiên và sinh có sức sống, có khả sinh sản và cách li sinh sản với các nhóm quần thể khác Các tiêu chuẩn phân biệt loài - Tiêu chuẩn hình thái -Tiêu chuẩn hoá sinh -Tiêu chuẩn cách li sinh sản Để phân biệt hai quần thể thuộc hai loài khác hay cùng loài sử dụng têu chuẩn cách li sinh sản là chính xác Trường hợp hai quần thể có đặc điểm hình thái giống nhau, cùng sống khu vực địa lí Không giao phối với có giao phối lại sinh đời bất thụ thuộc hai quần thể đó thuộc hai loài khác II.Các chế cách li sinh sản các loài 1.Khái niệm: -Cơ chế cách li là chướng ngại vật làm cho các sinh vật cách li -Cách li sinh sản là các trở ngại (trên thể sinh vật ) sinh học ngăn cản các cá thể giao phối với ngăn cản việc tạo lai hữu thụ các sinh vật này cùng sống chỗ 2.Các hình thức cách li sinh sản Hình Cách li trước hợp tử Cách li sau hợp tử thức Nội dung Khái Những trở ngại ngăn cản sinh vật giao phối với Những trở ngại ngăn cản việc tạo lai niệm ngăn cản tạo lai hữu thụ đặc điểm -Cách li nơi các cá thể cùng sinh Con lai có sức sống không sinh sản hữu cảnh không giao phối với tính khác biệt cấu trúc di truyền -Cách li tập tính các cá thể thuộc các loài có cân gen giảm khả sinh sản tập tính riêng biệt không giao phối với Cơ thể bất thụ hoàn toàn -Cách li mùa vụ các cá thể thuộc các loài khác có thể sinh sản vào các mùa vụ khác nên chúng không có điều kiện giao phối với -Cách li học: các cá thể thuộc các loài khác nên chúng không giao phối với Vai trò -đóng vai trò quan trọng hình thành loài -duy trì toàn vẹn loài QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH LOÀI I Hình thành loài khác khu vực địa lý - Vai trò cách ly địa lý quá trình hình thành loài + Cách ly địa lý là trở ngại địa lý làm cho các cá thể các quần thể bị cách ly và không thể giao phối với + Các ly địa lý có vai trò trì khác biệt vốn gen các quần thể các nhân tố tiến hóa tạo - Do các quần thể sống cách biệt khu vực địa lý khác nên chọn lọc tự nhiên và các nhân tố tiến hóa khác có thể tạo nên khác biệt vốn gen các quần thể khác biệt di truyền các quần thể tích tụ dẫn đến xuất cách ly sinh sản thì loài hình thành (19) II Hình thành loài cùng khu vực địa lí : Hình thành loài cách li tập tính và cách li sinh thái : a Hình thành loài cách li tập tính: Các cá thể quần thể đột biến có KG định làm thay đổi số đặc điểm liên quan tới tập tính giao phối thì cá thể đó có xu hướng giao phối với tạo nên quần thể cách li với quần thể gốc.Lâu dần , khác biệt vốn gen giao phối không ngẫu nhiên các nhân tố tiến hoá khác cùng phối hợp tác động có thể dẩn đến cách li sinh sản và hình thành nên loài b Hình thành loài cách li sinh thái: Hai quần thể cùng loài sống khu vực địa lí hai ổ sinh thái khác thì lâu dần có thể dẫn đến cách li sinh sản và hình thành loài Hình thành loài nhờ lai xa và đa bội hoá - Lai xa là phép lai cá thể thuộc loài khác nhau, hầu hết cho lai bất thụ - Tuy nhiên trường hợp cây sinh sản vô tính lại có thể hình thành loài lai xa - Đa bội hóa hay còn gọi là song nhị bội là trường hợp lai khác loài đột biến làm nhân đôi toàn bộ NST - Loài hình thành nhờ lai xa kèm đa bội hóa có NST lưỡng bội loài bố và mẹ nên chúng giảm phân bình thường và hoàn toàn hữu thụ - Thường xảy các loài thực vật NGUỒN GỐC SỰ SỐNG I Tiến hóa hóa học - Quá trình hình thành các chất hữu đơn giản từ các chất vô - Quá trình trùng phân tạo nên các đại phân tử hữu - Cơ chế nhân đôi ADN, tổng hợp ARN - Cơ chế dịch mã tổng hợp Protein II Tiến hóa tiền sinh học - Các đại phân tử xuất nước và tập trung với nhau, các phân tử lipit đặc tính kị nước hình thành lớp màng bao bọc các đại phân tử hữu => giọt nhỏ (Côaxecva) Các Côaxecv có khả trao đổi chất, khả phân chia và trì thành phần hoá học CLTN giữ lại hình thành các tế bào sơ khai - Từ các tế bào sơ khai qua quá trình tiến hóa sinh học hình thành các loài ngày SỰ PHÁT TRIỂN SỰ SỐNG QUA CÁC ĐẠI ĐỊA CHẤT I Hóa thạch Định nghĩa Hóa thạch là di tích sinh vật sống các thời đại trước, tồn các lớp đất đá Sự hình thành hóa thạch Sinh vật chết đi, phần mềm bị phân hủy, phần cứng còn lại đất Đất bao phủ ngoài tạo khoảng trống Các chất khoáng lấp đầy khoảng trống, hình thành hóa thạch Sinh vật bảo tồn nguyên vẹn băng, hổ phách, không khí khô Ý nghĩa - Xác định lịch sử xuất hiện, phát triển, diệt vong sinh vật - Xác định tuổi các lớp đất đá chứa chúng và ngược lại - Nghiên cứu lịch sử vỏ đất II Sự phân chia thời gian địa chất Phương pháp xác định tuổi đất và hóa thạch - Dựa vào lượng sản phẩm phân rã các nguyên tố phóng xạ (Ur235, K40) => chính xác đến vài triệu năm => sử dụng để xác định mẫu có độ tuổi hàng tỉ năm - Dựa vào lượng C đồng vị phóng xạ (C 12, C14) => chính xác vài trăm năm => sử dụng mẫu có độ tuổi < 50000 năm Căn phân định thời gian địa chất - Dựa vào biến đổi lớn địa chất, khí hậu để phân định mốc thời gian địa chất - Dựa vào hóa thạch điển hình => Chia làm đại: Thái cổ, Nguyên sinh, Cổ sinh, Trung sinh, Tân sinh SỰ PHÁT SINH LOÀI NGƯỜI I Quá trình phát sinh loài người đại (20) Bằng chứng nguồn gốc động vật loài người a Sự giống người và thú Giải phẫu so sánh Người và thú giống thể thức cấu tạo - Bộ xương gồm các phần tương tự, nội quan có lông mao, phân hóa (cửa, nanh, hàm), đẻ và nuôi sữa - Cơ quan thoái hóa: ruột thừa, nếp thịt khóe mắt Bằng chứng phôi sinh học: Phát triển phôi người lặp lại các giai đoạn phát triển động vật Hiện tượng lại giống Bằng chứng tế bào và sinh học phân tử KL: chứng tỏ người và thú có chung nguồn gốc Thuộc lớp thú (Mammalia) Bộ linh trưởng (Primates)- Họ người (Homonidae)- Chi người (Homo)- Loài người (Homo sapiens) Các dạng vượn người hóa thạch và quá trình hình thành loài người H sapiens H habilis Homo (người khéo léo) H erectus (người đại) (người đúng thẳng) H neanderthalensis (Đã tuyệt chủng) - Từ loài vượn người cổ đại Tiến hóa hình thành nên chi Homo để sau đó tiếp tục tiến hóa hình thành nên loài người H.Sapiens (H.habilis à H.erectus à H.sapiens) II Người đại và tiến hóa văn hóa Người đại có đặc điểm: Bộ não lớn trí tuệ phát triển Có tiếng nói phép phát triển tiếng nói Bàn tay với các ngón tay linh hoạt giúp chế tạo và sử dụng công cụ lao động Þ Có khả tiến hóa văn hóa: Di truyền tín hiệu thứ (truyền đạt k/nghiệm ) XH ngày càng phát triển (từ công cụ đá sử dụng lửa tạo quần áo chăn nuôi, trồng trọt KH,CN - Nhờ có t.hóa văn hóa mà người nhanh chóng trở thành loài thống trị tự nhiên, có ảnh hưởng nhiều đến t,hóa các loài khác và có khả điều chỉnh chiều hướng tiến hóa chính mình PHẦN BẢY : SINH THÁI HỌC CHƯƠNG I CÁ THỂ VÀ QUẦN THỂ SINH VẬT MÔI TRƯỜNG VÀ CÁC NHÂN TỐ SINH THÁI I môi trường sống và các nhân tố sinh thái 1.Khái niệm và phân loại môi trường a.Khái niệm: Môi trường sống sinh vật là bao gồm tất các nhân tố xung quanh sinh vật,có tác động trực tiếp gián tiếp làm ảnh hưởng tới tồn tại, sinh trưởng, phát triển và hoạt động sinh vật b.Phân loại Môi trường nước, Môi trường đất, môi trường không khí, Môi trường sinh vật 2.Các nhân tố sinh thái a.Nhân tố sinh thái vô sinh:(nhân tố vật lí và hóa học) khí hậu,thổ nhưỡng ,nước và địa hình b.Nhân tố hữu sinh: vi sinh vật, nấm, động vật, thực vật và người II.Giới hạn sinh thái Giới hạn sinh thái: là khoảng giá trị xác định nhân tố sinh thái mà khoảng đó sinh vật có thể tồn và phát triển - Khoảng thuận lợi: là khoảng các nhân tố sinh thái mức độ phù hợp cho sinh vật sinh thực các chức sống tốt - Khoảng chống chịu: khoảng các nhân tố sinh thái gây ức chế cho hoạt động sống sinh vật ổ sinh thái :Là không gian sinh thái mà đó điều kiện môi trường quy định tồn và phát triển không hạn định cá thể loài - ổ sinh thái gồm: ổ sinh thái riêng và ổ sinh thái chung - Sinh vật sống ổ sinh thái nào đó thì thường phản ánh đặc tính ổ sinh thái đó thông qua dấu hiệu hình thái chúng - Nơi ở: là nơi cư trú loài III Sự thích nghi sinh vật với môi trường sống (21) 1.Thích nghi sinh vật với ánh sáng - Thực vật thích nghi khác với điều kiện chiếu sáng môi trường Có hai nhóm cây chính:cây ưa sáng và cây ưa bóng - Động vật:dùng ánh sáng để định hướng,hình thành hướng thích nghi:ưa hoạt động ban ngày và ưa hoạt động ban đêm 2.Thích nghi sinh vật với nhiệt độ a Quy tắc kích thước thể: Động vật đẳng nhiệt vùng ôn đới có kích thước > động vật cùng loài vùng nhiệt đới b Quy tắc kích thước các phận tai ,đuôi, c QUẦN THỂ SINH VẬT VÀ CÁC MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC CÁ THỂ TRONG QUẦN THỂ I Quần thể sinh vật và quá trình hình thành quần thể sinh vật Quần thể sinh vật Là tập hợp các cá thể cùng loài, cùng sinh sống khoảng không gian xác định, vào thời gian định, có khả sinh sản và tạo hệ 2.Quá trình hình thành quần thể sinh vật Cá thể phát tán à môi trường à CLTN tác động à cá thể thích nghi à quần thể II Quan hệ các cá thể quần thể sinh vật Quan hệ hỗ trợ: quan hệ các cá thể cùng loài nhằm hỗ trợ các hoạt động sống -Ví dụ:hiện tượng nối liền rễ các cây thông Chó rừng thường quần tụ đàn -ý nghĩa: + đảm bảo cho quần thể tồn tạ ổn định + khai thác tối ưu nguồn sống + tăng khả sống sót và sinh sản Quan hệ cạnh tranh: quan hệ các cá thể cùng loài cạnh tranh các hoạt động sống -Ví dụ: thực vật cạnh tranh ánh sang, động vật cạnh tranh thức ăn,nơi ở,bạn tình -ý nghĩa: + trì mật độ cá thể phù hợp quần thể + đảm bảo và thúc đẩy quần thể phát triển CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA QUẦN THỂ I Tỉ lệ giới tính Tỉ lệ giới tính: là tỉ lệ số lượng các thể đực và cái quần thể Tỉ lệ giới tính thay đổi và chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố như: môi trường sống, mùa sinh sản, sinh lý Tỉ lệ giới tính quần thể là đặc trưng quan trọng đảm bảo hiệu sinh sản quần thể điều kiện môi trường thay đổi II Nhóm tuổi Quần thể có các nhóm tuổi đặc trưng thành phần nhóm tuổi quần thể luôn thay đổi tùy thuộc vào loài và điều kiện sống môi trường III/ Sự phân bố cá thể Có kiểu phân bố + Phân bố theo nhóm + Phân bố đồng điều + Phân bố ngẫu nhiên IV Mật độ cá thể Mật độ các thể quần thể là số lượng các thể trên đơn vị diện tích hay thể tích quần thể Mật độ cá thể có ảnh hưởng tới mức độ sử dụng nguồn sống môi trường, tới khả sinh sản và tử vong cá thể V Kích thước quần thể sinh vật 1.Kích thước tối thiểu và kích thước tối đa - Kích thước của quần thể là số lượng cá thể đặc trưng (hoặc khối lượng hay lượng tích lũy các cá thể) phân bố khoảng không gian quần thể - Ví dụ: quần thể voi 25 con, quần thể gà rừng 200 - Kích thước tối thiểu là số lượng cá thể ít mà quần thể cần có để trì và phát triển - Kích thước tối đa là giới hạn cuối cùng số lượng mà quần thể có thể đạt được, phù hợp với khả cung cấp nguồn sống môi trường 2.Những nhân tố ảnh hưởng tới kích thước quần thể sinh vật a Mức độ sinh sản quần thể (22) Là số lượng cá thể quần thể sinh đơn vị thời gian b Mức tử vong quần thể Là số lượng cá thể quần thể bị chết đơn vị thời gian c Phát tán cá thể quần thể - Xuất cư là tượng số cá thể rời bỏquần thể đến nơi sống - Nhập cư là tượng số cá thể nằm ngoài quần thể chuyển tới sống quần thể VI.Tăng trưởng quần thể - Điều kiện môi trường thuận lợi: Tăng trưởng theo tiềm sinh học (đường cong tăng trưởng hình chữ J) - Điều kiện môi trường không hoàn toàn thuận lợi: Tăng trưởng quần thể giảm (đường cong tăng trưởng hình chữ S) VII Tăng trưởng quần thể Người - Dân số giới tăng trưởng liên tục suốt quá trình phát triển lịch sử - Dân số tăng nhanh là nguyên nhân chủ yếu làm cho chất lượng môi trường giảm sút, à ảnh hưởng đến chất lượng sống người BIẾN ĐỘNG SỐ LƯỢNG CÁ THỂ CỦA QUẦN THỂ I Biến động số lượng cá thể 1.Khái niệm Biến động số lượng cá thể quần thể là tăng giảm số lượng cá thể Các hình thức biến động số lượng cá thể a Biến động theo chu kỳ Biến động số lượng cá thể quần thể theo chu kỳ là biến động xảy thay đổi có chu kỳ điều kiện môi trường b Biến động số lượng không theo chu kỳ Biến động số lượng cá thể quàn thể không theo chu kỳ là biến động xảy thay đổi bất thường môi trường tự nhiên hay hoạt động khai thác tài nguyên quá mức người gây nên II Nguyên nhân gây biến động và điều chỉnh số lượng cá thể quần thể 1.Nguyên nhân gây biến động số lượng cá thể quần thể a Do thay đổi các nhân tố sinh thái vô sinh ( khí hậu, thổ nhưỡng) - Nhóm các nhân tố vô sinh tác động trực tiếp lên sinh vật mà không phụ thuộc vào mật độ cá thể quần thể nên còn gọi là nhóm nhân tố không phụ thuộc mật độ quần thể - Các nhân tố sinh thái vô sinh ảnh hưởng đến trạng thái sinh lí các cá thể Sống điều kiện tự nhiên không thuận lợi, sức sinh sản cá thể giảm, khả thụ tinh kém, sức sống non thấp b Do thay đổi các nhân tố sinh thái hữu sinh (cạnh tranh các cá thể cùng đàn, số lượng kẻ thù ăn thịt) - Nhóm các nhân tố hữu sinh luôn bị chi phối mật độ cá thể quần thể nên gọi là nhóm nhân tố sinh thái phụ thuộc mật độ quần thể - Các nhân tố sinh thái hữu tính ảnh hưởng lớn tới khả tìm kiếm thức ăn, nơi Sự điều chỉnh số lượng cá thể quần thể - Quần thể sống môi trường xác định luôn có xu hướng tự điều chỉnh số lượng cá thể cách làm giảm làm tăng số lượng cá thể quần thể - Điều kiện sống thuận lợi " quần thể tăng mức sinh sản + nhiều cá thể nhập cư tới " kích thước quần thể tăng - Điều kiện sống không tuận lợi " quần thể giảm mức sinh sản + nhiều cá thể xuất cư " kích thước quần thể giảm Trạng thái cân quần thể Trạng thái cân quần thể là trạng thái số lượng cá thể ổn định và cân với khả cung cấp nguồn sống môi trường CHƯƠNG II QUẦN XÃ SINH VẬT QUẦN XÃ SINH VẬT VÀ MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA QUẦN XÃ I/ Khái niệm quần xã sinh vật: Quần xã sinh vật là tập hợp các quần thể sinh vật thuộc nhiều loài khác nhau, cùng sống không gian và thời gian định - Các sinh vật quần xã gắn bó với thể thống Quần xã có cấu trúc tương đối ổn định - Các sinh vật quần xã thích nghi với môi trường sống chúng (23) II/ Một số số đặc trưng quần xã 1/ Đặc trưng thành phần loài quần xã Thể qua: Số lượng loài và số lượng cá thể loài: là mức độ đa dạng quần xã, biểu thị biến động, ổn định hay suy thoái quần xã * Loài ưu và loài đặc trưng - Loài ưu là loài có số lượng cá thể nhiều, sinh khối lớn hoạt động chúng mạnh - Loài đặc trưng là loài có quần xã nào đó loài có số lượng nhiều hẳn các loài khác quần xã 2/ Đặc trưng phân bố cá thể không gian quần xã - Phân bố theo chiều thẳng đứng - Phân bố theo chiều ngang III/ Quan hệ các loài quần xã Các mối quan hệ sinh thái Gồm quan hệ hỗ trợ và đối kháng - Quan hệ hỗ trợ đem lại lợi ích ít không có hại ho các loài khác gồm các mối quan hệ: Cộng sinh, hội sinh, hợp tác - Quan hệ đối kháng là quan hệ bên là loài có lợi và bên là loại có hại, gồm các mối quan hệ: Cạnh tranh, ký sinh, ức chế, cảm nhiễm, sinh vật này ăn sinh vật khác Hiện tượng khống chế sinh học Khống chế sinh học là tượng số lượng cá thể loài bị khống chế mức định quan hệ hỗ trợ đối kháng các loài quần xã DIỄN THẾ SINH THÁI I Khái niệm diễn sinh thái Diễn sinh thái là quá trình biến đổi quần xã qua các giai đoạn tương ứng với biến đổi môi trường II Các loại diễn sinh thái Diễn nguyên sinh - Diễn nguyên sinh là diễn khởi đầu từ môi trường chưa có sinh vật - Quá trình diễn diễn theo các giai đoạn sau: + Giai đoạn tiên phong: Hình thành quần xã tiên phong + Giai đoạn giữa:giai đoạn hỗn hợp, gồm các quần xã thay đổi + Giai đoạn cuối: Hình thành quần xã ổn định Diễn thứ sinh: - Diễn thứ sinh là diễn xuất môi trường đã có quần xã sinh vật sống - Quá trình diễn diễn theo sơ đồ sau: + Giai đoạn đầu: Giai đoạn quần xã ổn định + Giai đoạn giữa: Giai đoạn gồm các quần xã thay đổi + Giai đoạn cuối: Hình thành quần xã ổn đinh khác quần xã bị suy thoái III Nguyên nhân gây diễn Nguyên nhân bên ngoài: Do tác động mạnh mẽ ngoại cảnh lên quần xã Nguyên nhân bên trong: cạnh trang gay gắt các loài quần xã IV Tầm quan trọng việc nghiên cứu diễn sinh thái: Nghiên cứu diễn sinh thái giúp chúng ta có thể hiểu biết các quy luật phát triển quần xã sinh vật, dự đoán đước các quần xã tồn trước đó và quần xã thay tương lai Từ đó có thể chủ động xây dựng kế hoạch việc bảo vệ và khai thác hợp lí các nguồn tài nguyên thiên nhiên Đồng thời, có thể kịp thời đề xuất các biện pháp khắc phục biến đổi bất lợi môi trường, sinh vật và người HỆ SINH THÁI I Khái niệm hệ sinh thái Hệ sinh thái bao gồm quần xã sinh vật và sinh cảnh VD: Hệ sinh thái ao hồ,đồng ruộng, rừng…… Hệ sinh thái là hệ thống sinh học hoàn chỉnh và tương đối ổn định nhờ các sinh vật luôn tác động lẫn và đồng thời tác động qua lại với các thành phần vô sinh Trong hệ sinh thái, trao đổi chất và lượng các sinh vật nội quần xã và quần xã – sinh cảnh chúng biểu chức tổ chức sống II Các thành phấn cấu trúc hệ sinh thái Gồm có thành phần (24) Thành phần vô sinh ( sinh cảnh ) + Các yếu tố khí hậu + Các yếu tố thổ nhưỡng + Nước và xác sinh vật môi trường Thành phần hữu sinh ( quần xã sinh vật ) Thực vật, động vật và vi sinh vật Tuỳ theo chức dinh dưỡng hệ sinh thái chúng xếp thành nhóm + Sinh vật sản xuất: … + Sinh vật tiêu thụ: … + Sinh vật phân giải: … III Các kiểu hệ sinh thái trên trái đất Gồm hệ sinh thái tự nhiên và hệ sinh thái nhân tạo Hệ sinh thái tự nhiên: gồm: Trên cạn, Dưới nước Hệ sinh thái nhân tạo: Hệ sinh thái nhân tạo đóng góp vai trò quan trọng sống người vì người phải biết sử dụng và cải tạo1 cách hợp lí TRAO ĐỔI VẬT CHẤT TRONG HỆ SINH THÁI I- Trao đổi vật chất quần xã sinh vật Chuỗi thức ăn - Một chuỗi thức ăn gồm nhiều loài có quan hệ dinh dưỡng với và loài là mắt xích chuỗi - Trong chuỗi thức ăn, mắt xích vừa có nguồn thức ăn là mắt xích phía trước, vừa là nguồn thức ăn mắt xích phía sau - Trong hệ sinh thái có hai loại chuỗi thức ăn: + Chuỗi thức ăn gồm các sinh vật tự dưỡng, sau đến là động vật ăn sinh vật tự dưỡng và tiếp là động vật ăn động vật + Chuỗi thức ăn gồm các sinh vật phân giải mùn bã hữu cơ, sau đến các loài động vật ăn sinh vật phân giải và tiếp là các động vật ăn động vật Lưới thức ăn - Lưới thức ăn gồm nhiều chuỗi thức ăn có nhiều mắt xích chung - Quần xã sinh vật càng đa dạng thành phần loài thì lưới thức ăn quần xã càng phức tạp Bậc dinh dưỡng - Tập hợp các loài sinh vật có cùng mức dinh dưỡng hợp thành bậc dinh dưỡng - Trong quần xã có nhiều bậc dinh dưỡng: + Bậc dinh dưỡng cấp (Sinh vật sản xuất) + Bậc dinh dưỡng cấp (Sinh vật tiêu thụ bậc 1) + Bậc dinh dưỡng cấp (Sinh vật tiêu thụ bậc 2) ………………………………………………… II Tháp sinh thái Khái niệm - Tháp sinh thái bao gồm nhiều hình chữ nhật xếp chồng lên nhau, các hình chữ nhật có chiều cao nhau, còn chiều dài thì khác biểu thị độ lớn bậc dinh dưỡng - Để xem xét mức độ dinh dưỡng bậc dinh dưỡng và toàn quần xã, người ta xây dựng các tháp sinh thái - Có ba loại tháp sinh thái: Tháp số lượng, Tháp sinh khối, Tháp lượng CHU TRÌNH SINH ĐỊA HÓA VÀ SINH QUYỂN I- Trao đổi vật chất qua chu trình sinh địa hóa - Chu trình sinh địa hoá là chu trình trao đổi các chất tự nhiên - Một chu trình sinh địa hoá gồm có các phần: tổng hợp các chất, tuần hoàn vật chất tự nhiên, phân giải và lắng đọng phần vật chất đất, nước II- Một số chu trình sinh địa hoá 1/ Chu trình cacbon - Cacbon vào chu trình dạng cabon điôxit ( CO2) - Thực vật lấy CO2 để tạo chất hữu đầu tiên thông qua quang hợp - sử dụng và phân hủy các hợp chất chứa cacbon, sinh vật trả lại CO2 và nước cho môi trường - Nồng độ khí CO2 bầu khí tăng gây thêm nhiều thiên tai trên trái đất 2/ Chu trình nitơ - Thực vật hấp thụ nitơ dạng muối amôn (NH4+) và nitrat (NO3-) (25) - Các muồi trên hình thành tự nhiên đường vật lí, hóa học và sinh học - Nitơ từ xác sinh vật trở lại môi trường đất, nước thông qua hoạt động phân giải chất hữu vi khuẩn, nấm,… - Hoạt động phản nitrat vi khuẩn trả lại lượng nitơ phân tử cho đất, nước và bầu khí 3/ Chu trình nước - Nước mưa rơi xuống đất, phần thấm xuống các mạch nước ngầm, phần tích lũy sông , suối, ao , hồ,… - Nước mưa trở lại bầu khí dạng nước thông qua hoạt động thoát nước lá cây và bốc nước trên mặt đất III Sinh Khái niệm Sinh Quyển Sinh là toàn sinh vật sống các lớp đất, nước và không khí trái đất Các khu sinh học sinh - Khu sinh học trên cạn: đồng rêu đới lạnh, rừng thông phương Bắc, rừng rụng lá ôn đới,… - khu sinh học nước ngọt: khu nước đứng ( đầm, hồ, ao, )và khu nước chảy ( sông suối) - Khu sinh học biển: + theo chiều thẳng đứng: SV nổi, ĐV đáy, + theo chiều ngang: vùng ven bờ và vùng khơi DÒNG NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ SINH THÁI I.Dòng lượng hệ sinh thái Phân bố lượng trên trái đất -Mặt trời là nguồn cung cấp lượng chủ yếu cho sống trên trái đất -Sinh vật sản xuất sử dụng tia sáng nhìn thấy(50% xạ) cho quang hợp -Quang hợp sử dụng khoảng 0,2-0,5% tổng lượng xạ để tổng hợp chất hữu Dòng lượng hệ sinh thái -Trong hệ sinh thái lượng truyền chiều từ SVSX qua các bậc dinh dưỡng, tới môi trường Vật chất trao đổi qua chu trình sinh địa hóa - Càng lên bậc dinh dưỡng cao thì lượng càng giảm (theo quy luật hình tháp sinh thái) II.Hiệu suất sinh thái -Hiệu suất sinh thái là tỉ lệ % chuyển hoá lượng qua các bậc dinh dưỡng hệ sinh thái Hiệu suất sinh thái bậc dinh dưỡng sau tích luỹ khoảng 10% so với bậc trước liền kề Gọi H là hiệu xuất sinh thái sinh khèi sinh vËt thùc bËc sau H= X100% sinh khèi sinh vËt thùc bËc tríc sinh khèi sinh vËt toµn phÇn bËc sau H= X100% sinh khèi sinh vËt toµn phÇn bËc tríc Tính theo hai công thức hiệu suất sinh thái có sai lệch hai giá trị đúng (26)