Lý thuyết sinh học 12

Q TRÌNH NHÂN ĐƠI ADN I GEN Khái niệm: gen đoạn phân tử ADN mang thông tin mã hóa cho phân tử ARN chuỗi pơlipeptit) Ví dụ  Gen hemoglobin anpha gen mã hóa cho chuỗi polipeptit anpha…  Gen tARN mã hóa cho phân tử ARN vận chuyển II MÃ DI TRUYỀN Khái niệm Mã di truyền trình tự nuclêơtit gen quy định trình tự axit amin chuỗi pôlipeptit Đặc điểm mã di truyền  Mã di truyền đọc từ điểm xác định theo ba mà không gối lên  Mã di truyền có tính phổ biến (trừ vài ngoại lệ)  Mã di truyền có tính đặc hiệu  Mã di truyền có tính thối hóa (trừ AUG UGG) III Q TRÌNH NHÂN ĐƠI ADN Sinh vật nhân sơ Q trình nhân đơi ADN sinh vật nhân sơ gồm bước: a Bước 1: tháo xoắn phân tử ADN Từ điểm khởi đầu chép, nhờ enzim tháo xoắn tách hai mạch ADN tạo chạc tái hình chữ Y để lộ mạch khn đầu 3’OH đầu 5’P b Bước 2: tổng hợp hai mạch ADN Enzim ADN pôlimeraza sử dụng mạch làm khuôn tổng hợp mạch kéo dài theo chiều 5’ 3’ dựa nguyên tắc bổ sung: A liên kết với T liên kết H G liên kết với X liên kết H  Trên mạch khuôn đầu 3’OH, mạch bổ sung tổng hợp liên tục theo chiều phát triển chạc tái hình chữ Y hình thành mạch tới  Trên mạch khuôn đầu 5’P, mạch bổ sung tổng hợp gián đoạn tạo nên đoạn ngắn (đoạn Okazaki) ngược chiều phát triển chạc tái hình chữ Y Sau đoạn nối lại với nhờ enzim nối ligaza hình thành mạch chậm c Bước 3: hình thành hai phân tử ADN  Kết tạo hai phân tử ADN giống giống ADN ban đầu  Mỗi phân tử ADN có mạch cũ mẹ mạch môi trường Đây dạng tự nhân đôi theo nguyên tắc bán bảo tồn Sinh vật nhân thực a Giống: Diễn biến q trình nhân đơi ADN gồm bước tương tự sinh vật nhân sơ b Khác: SINH VẬT NHÂN SƠ Chỉ có đơn vị nhân đôi SINH VẬT NHÂN THỰC Nhiều đơn vị nhân đơi, đơn vị nhân đơi có chạc tái hình chữ Y, chạc tái có mạch khn nhân đơi đồng thời với Số enzim tham gia Tốc độ nhanh (khoảng 800 Nu/giây) IV Ý NGHĨA Số enzim tham gia nhiều Tốc độ chậm (khoảng 50 Nu/giây) Nhờ trình nhân đôi ADN đảm bảo thông tin di truyền di truyền ổn định qua hệ V MỘT SỐ CÔNG THỨC CƠ BẢN ỨNG DỤNG Một phân tử ADN nhân đơi x lần, ta có: Tổng số phân tử ADN hình thành x Tổng số nuclêôtit môi trường cung cấp N(2 - 1) Tổng số nuclêôtit môi trường cung cấp cho N(2 - 2) x x phân tử ADN mang nguyên liệu hoàn tồn mơi trường Tổng số liên kết cộng hóa trị hình thành (N - 2)(2 - 1) Tổng số liên kết H hình thành (2A + 3G)2 Tổng số liên kết H bị phá hủy (2A + 3G)(2 - 1) Tổng số liên kết H bị phá hủy lần (2A + 3G)2 nhân đôi cuối x x x x−1 IV BÀI TOÁN ỨNG DỤNG Một phân tử ADN tế bào nhân thực có hiệu số %G với nuclêơtit khơng bổ sung 20%N Biết số nuclêôtit loại G phân tử ADN 10500 N Khi ADN nhân đôi bốn lần, xác định: Số nuclêôtit loại mơi trường cung cấp cho q trình nhân đôi phân tử ADN Số liên kết cộng hóa trị hình thành q trình nhân đơi phân tử ADN Số liên kết H bị phá hủy q trình nhân đơi phân tử ADN Số liên kết H bị phá hủy lần nhân đôi cuối phân tử ADN Giải: Ta có: theo giả thiết %G - %A = 20%N (1) Theo nguyên tắc bổ sung %G + %A = 50%N (2) Từ phương trình (1) (2), ta có: %G = %X = 35%N %A = %T = 15%N Tổng số nuclêôtit phân tử ADN: N= 10500 = 30000 Số nuclêôtit loại phân tử ADN: A = T = 30000.15% = 4500 G = X = 10500 Số nuclêôtit loại môi trường cung cấp cho phân tử ADN nhân đôi lần: A = T = 4500(2 - 1) = 67500 G = X = 10500(2 - 1) = 157500 Số liên kết cộng hóa trị hình thành q trình nhân đơi ADN: (30000 – 2)(2 – 1) = 449970 Số liên kết H bị phá hủy q trình nhân đơi ADN: - 1) = 607500 (4500.2 + 10500.3)(2 Số liên kết H bị phá hủy lần ADN nhân đôi cuối cùng: (4500.2 + 10500.3)2 4−1 = 324000 PHIÊN MÃ I KHÁI NIỆM Phiên mã q trình truyền thơng tin di truyền từ phân tử ADN mạch kép sang phân tử ARN mạch đơn II CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CÁC LOẠI ARN CÁC LOẠI CẤU TRÚC  mARN  Mạch thẳng chứa thông tin quy CHỨC NĂNG Làm khuôn mẫu định chuỗi pơlipeptit cho q trình dịch Đầu 5’P có vị trí đặc hiệu gần mã ribơxơm cơđon mở đầu để ribôxôm nhận  tARN  biết gắn vào Mạchvàquấn cuộn đầu có liên Vận chuyển axit kết bổ sung amin đến Đoạn không bổ sung quấn thành tham gia dịch mã ribơxơm thùy trịn, thùy mang đối mã  Đầu 5’P tự do, đầu 3’OH tận XXA liên kết axit amin đặc có hiệu Cấu trúc mạch quấn cuộn liên rARN kết bổ sung giống tARN Kết hợp prôtêin tạo ribôxôm III QUÁ TRÌNH PHIÊN MÃ mARN Gồm giai đoạn: Giai đoạn mở đầu Enzim ARN pôlimeraza bám vào vùng khởi đầu phiên mã (promoter) làm gen tháo xoắn để lộ mạch khuôn 3’OH khởi đầu tổng hợp mARN vị trí đặc hiệu b Giai đoạn kéo dài Enzim ARN pôlimeraza di chuyển theo chiều 3’ 5’ dọc mạch khuôn gen mạch mARN kéo dài theo chiều 5’ 3’ theo nguyên tắc bổ sung Vùng gen vừa phiên mã xong, mạch mARN tách mạch ADN xoắn lại c Giai đoạn kết thúc Khi enzim di chuyển đến cuối gen gặp tín hiệu kết thúc dừng Phân tử mARN giải phóng enzim ARN pôlimeraza rời khỏi mạch khuôn tARN rARN Quá trình phiên mã tARN rARN có điểm giống khác với mARN a Giống: Quá trình diễn biến tương tự mARN b Khác: Chuỗi pơlipeptit vừa hình thành xong biến đổi cấu trúc đặc trưng cho loại tARN rARN Phiên mã sinh vật nhân thực Giống sinh vật nhân sơ: gồm ba giai đoạn tương tự sinh vật nhân sơ b Khác sinh vật nhân sơ SINH VẬT NHÂN SƠ   SINH VẬT NHÂN THỰC Chỉ có loại enzim ARN  loại enzim ARN pôlimeraza pôlimeraza tham gia tổng hợp tham gia tổng hợp loại ARN loại ARN khác mARN vừa tổng hợp xong tham  gia dịch mã mARN vừa tổng hợp xong (mARN sơ khai) cắt bỏ intron, nối êxơn lại hình thành mARN trưởng thành, sau qua màng  nhân đến ribôxôm tế bào chất mARN pôlicistronic tham gia tổng hợp prôtêin Ý nghĩa phiên mã Kết phiên mã cho ta loại ARN để chuẩn bị tiền đề cho trình dịch mã IV BÀI TẬP ÁP DỤNG Một gen sinh vật nhân sơ có số liên kết cộng hóa trị nuclêơtit 2998 Có T1 = 400 = 2G2 Biết hiệu A – G = 300 Khi gen mã sử dụng 500 nuclêôtit loại U Xác định số nuclêôtit loại mARN tổng hợp từ gen Giải: Ta có: N – = 2998 N = 3000 A – G = 300 (1) A + G = 1500 (2) Từ (1) (2), ta có: A = T = 900; G = X = 600 T1 = A2 = 400 X1 = G2 = 200 A1 = T2 = 500 G1 = X2 = 400 Xác định mạch gốc: U = A1 = 500 ≠ A2 Vậy mạch mạch gốc Theo nguyên tắc bổ sung, số nuclêôtit loại mARN là: Ar = T1 = 400 Gr = X1 = 200 Ur = A1 = 500 Xr = G1 = 400 DỊCH MÃ I KHÁI NIỆM Dịch mã trình chuyển từ mã di truyền chứa phân tử mARN thành trình tự axit amin chuỗi pơlipeptit phân tử prơtêin II DIỄN BIẾN Q TRÌNH DỊCH MÃ Các thành phần tham gia dịch mã Thành phần Chức mARN Làm khuôn Axit amin Nguyên liệu tổng hợp prơtêin Ribơxơm Nơi diễn q trình dịch mã tARN Mang axit amin tới ribơxơm Q trình dịch mã Quá trình dịch mã gồm hai giai đoạn: hoạt hóa axit amin tổng hợp chuỗi pơlipeptit Hoạt hóa axit amin Trước dịch mã tế bào chất diễn q trình hoạt hóa axit amin, gắn axit amin vào tARN tạo phức hợp aa - tARN (nhờ enzim đặc hiệu lượng ATP) Tổng hợp chuỗi pôlipeptit Mở đầu: Tiểu đơn vị bé gắn với đầu 5’ mARN vị trí nhận biết đặc hiệu gần côđon mở đầu Anticôđon phức hợp mở đầu Met - tARN UAX bổ sung với côđon mở đầu mARN AUG Tiểu đơn vị bé gắn với đầu 5’ mARN vị trí nhận biết đặc hiệu gần cơđon mở đầu Anticơđon phức hợp mở đầu Met - tARN UAX bổ sung với côđon mở đầu mARN AUG Tiểu đơn vị lớn kết hợp với phức hợp Met - tARN tương ứng vị trí P, tạo ribơxơm hồn chỉnh sẵn sàng dịch mã Kéo dài chuỗi pơlipeptit: Anticôđon phức hợp aa1 - tARN bổ sung với cơđon thứ mARN tương ứng vị trí A bên cạnh Enzim xúc tác hình thành liên kết peptit aa mở đầu aa1 Ribôxôm dịch côđon theo chiều 5’ 3’ mARN, tARN rời khỏi ribơxơm aa1 - tARN chuyển sang vị trí P Anticôđon phức hợp aa2 - tARN bổ sung với côđon thứ hai mARN tương ứng vị trí A bên cạnh Enzim xúc tác hình thành liên kết peptit aa1 aa2 Ribôxôm dịch cơđon mARN chu kì lặp lại Kết thúc: Khi ribôxôm tiếp xúc mã kết thúc mARN q trình dịch mã hồn tất Ribơxơm tách khỏi mARN chuỗi pơlipeptit giải phóng Enzim đặc hiệu cắt axit amin mở đầu chuỗi pôlipeptit Chuỗi pôlipeptit hình thành cấu trúc bậc cao thành prơtêin có hoạt tính sinh học Chú ý: Ribơxơm dịch chuyển mARN theo chiều 5’ 3’ theo nấc, nấc ứng với cơđon Chỉ có phức hợp Met - tARN liên kết với ribơxơm vị trí P, cịn tất aa khác liên kết vị trí A Trong q trình dịch mã, mARN thường khơng gắn với ribôxôm riêng rẽ mà đồng thời gắn với nhóm ribơxơm gọi pơliribơxơm Các nuclêơtit ba đối mã tARN liên kết bổ sung với nuclêôtit mARN theo nguyên tắc sau: Nuclêôtit tARN Nuclêôtit mARN A U G X A G Một số công thức Nếu phân tử prôtêin gồm mạch pơlipeptit, ta có: Số aa cung cấp cho trình tổng hợp phân tử prôtêin: Số aa phân tử prôtêin: Số phân tử nước giải phóng số liên kết peptit hình thành trình tổng hợp phân tử prôtêin Số aa cung cấp cho n ribôxôm trượt mARN thời điểm định tuân theo qui luật cấp số cộng Trong đó: n số ribơxơm trượt mARN u1 số aa ribôxôm thứ un số aa ribơxơm thứ n ĐIỀU HỊA HOẠT ĐỘNG GEN I KHÁI QT VỀ ĐIỀU HỊA HOẠT ĐỘNG GEN Điều hồ hoạt động gen điều hoà lượng sản phẩm gen tạo tế bào II ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG CỦA GEN Ở SINH VẬT NHÂN SƠ Điều hòa hoạt động gen sinh vật nhân sơ chủ yếu diễn giai đoạn phiên mã thông qua hoạt động opêron Lac Mơ hình cấu trúc operon Lac Opêron Lac gồm: Vùng khởi động (P) Vùng vận hành (O) Nhóm gen cấu trúc (Z, Y, A) Sự điều hòa hoạt động opêron Lac Cơ chế điều hòa hoạt động gen qua opêron sinh vật nhân sơ: a Khi môi trường lactơzơ: Gen điều hịa R tổng hợp prơtêin ức chế Prôtêin ức chế gắn vào vùng vận hành O làm cho gen cấu trúc Z, Y, A không thực phiên mã b Khi mơi trường có lactơzơ: Gen điều hịa R tổng hợp prơtêin ức chế Một số phân tử lactôzơ liên kết với prôtêin ức chế làm cho prơtêin ức chế bị biến đổi cấu hình nên không liên kết với vùng vận hành O ARN – polymeraza gắn vào vùng khởi động P nên gen cấu trúc Z, Y, A thực phiên mã dịch mã để tổng hợp enzim phâm giải đường lactôzơ Ý nghĩa: Đảm bảo cho hoạt động sống tế bào phù hợp với điều kiện mơi trường phát triển bình thường thể Ức chế cảm nhiễm Sinh vật ăn sinh vật khác Một loài sinh vật trình sống vơ tình gây hại cho lồi khác Tảo giáp nở hoa gây độc cho cá, tôm chim ăn cá, tơm bị độc đó…; tỏi tiết chất gây ức chế hoạt động vi sinh vật xung Một loài sử dụng loài khác làm Bò ăn cỏ; hổ ăn thức ăn bao gồm: quan hệ thịt thỏ; nắp động vật ăn thực vật, động vật ấm bắt ruồi ăn thịt (vật - mồi) thực vật bắt sâu bọ Quan hệ hỗ trợ (cộng sinh, hợp tác, hội sinh): lồi có lợi khơng bị hại Quan hệ đối kháng (quan hệ cạnh tranh, kí sinh, ức chế - cảm nhiễm, sinh vật ăn sinh vật khác) Trong quan hệ đối kháng, loài lợi thắng phát triển, loài bị hại bị suy thoái Tuy nhiên, nhiều trường hợp, hai lồi nhiều bị hại Hiện tượng khống chế sinh học Khống chế sinh học tượng số lượng cá thể loài bị khống chế mức định, không tăng cao giảm thấp tác động mối quan hệ hỗ trợ đối kháng lồi quần xã Trong nơng nghiệp, ứng dụng khống chế sinh học sử dụng thiên địch để phòng trừ sinh vật gây hại hay dịch bệnh thay cho việc sử dụng thuốc trừ sâu Ví dụ: Sử dụng ong kí sinh diệt lồi bọ dừa; sử dụng rệp xám để hạn chế số lượng xương rồng bà DIỄN THẾ SINH THÁI I KHÁI NIỆM VỀ DIỄN THẾ SINH THÁI Diễn sinh thái trình biến đổi quần xã qua giai đoạn tương ứng với biến đổi mơi trường Song song với với q trình biến đổi quần xã sinh vật diễn trình biến đổi tương ứng điều kiện tự nhiên mơi trường khí hậu, thổ nhưỡng II CÁC LOẠI DIỄN THẾ SINH THÁI KIỂU DIỄN THẾ Diễn nguyên sinh CÁC GIAI ĐOẠN CỦA DIỄN THẾ NGUYÊN NHÂN Giai đoạn khởi đầu Giai đoạn Khởi đầu Các quần xã từ môi sinh vật biến trường đổi chưa có thay lẫn có ngày sinh phát vật triển đa dạng Khởi đầu mơi trường có xã Diễn quần vật thứ sinh sinh phát triển bị hủy diệt Quần xã phục hồi thay quần xã bị hủy diệt, quần xã sinh vật biến đổi thay lẫn Giai đoạn cuối CỦA DIỄN THẾ Hình thành quần xã tương đối ổn định Tác động mạnh mẽ ngoại cảnh lên quần xã Có thể hình thành quần xã tương đối ổn định, nhiên nhiều quần xã bị suy thoái Tác động mạnh mẽ ngoại cảnh lên quần xã Cạnh tranh gay gắt loài quần xã Cạnh tranh gay gắt loài quần xã Hoạt động khai thác tài nguyên người Diễn nguyên sinh Diễn hình thành rừng gỗ lớn: Vùng đất hoang → trảng cỏ → bụi → gỗ nhỏ→ rừng gỗ lớn với nhiều tầng Diễn thứ sinh Diễn rừng lim: Rừng lim nguyên sinh bị chặt → Rừng thưa gỗ nhỏ ưa sáng → Cây gỗ nhỏ bụi → bụi cỏ chiếm ưu → Trảng cỏ III NGUYÊN NHÂN CỦA DIỄN THẾ SINH THÁI Nguyên nhân bên ngoài: Tác động mạnh mẽ ngoại cảnh lên quần xã thay đổi điều kiên tự nhiên, khí hậu… Nguyên nhân bên trong: Sự cạnh tranh gay gắt lồi quần xã, hoạt động khai thác tài nguyên người IV TẦM QUAN TRỌNG CỦA VIỆC NGHIÊN CỨU DIỄN THẾ SINH THÁI Giúp nắm quy luật phát triển quần xã sinh vật, dự đoán quần xã tồn trước quần xã thay tương lai Chủ động xây dựng kế hoạch bảo vệ khai thác hợp lí nguồn tài nguyên thiên nhiên khắc phục biến đổi bất lợi môi trường HỆ SINH THÁI - TRAO ĐỔI VẬT CHẤT TRONG HỆ SINH THÁI I HỆ SINH THÁI Khái niệm hệ sinh thái Hệ sinh thái bao gồm quần xã sinh vật sinh cảnh (môi trường vô sinh quần xã) Trong hệ sinh thái, sinh vật quần xã tác động lẫn đồng thời tác động qua lại với thành phần vô sinh sinh cảnh Nhờ đó, hệ sinh thái hệ thống sinh học hoàn chỉnh tương đối ổn định Hệ sinh thái biểu chức tổ chức sống thông qua trao đổi chất lượng sinh vật nội quần xã quần xã với sinh cảnh ch ng rong đó, tr nh đồng hóa” (sử d ng lượng m t trời tổng hợp chất hữu sinh vật tự dư ng, c n tr nh dị hóa” sinh vật ph n giải thực Các thành phần cấu trúc hệ sinh thái a Thành phần vô sinh Là mơi trường vật lí (sinh cảnh) b Thành phần hữu sinh: Là quần xã sinh vật, gồm nhóm: Sinh vật sản xuất: gồm thực vật chủ yếu số vi sinh vật tự dư ng có khả sử d ng lượng m t trời tổng hợp chất hữu Sinh vật tiêu th : gồm động vật ăn thực vật động vật ăn động vật Sinh vật phân giải: gồm chủ yếu vi khuẩn, nấm…; ch ng ph n giải xác chết chất thải sinh vật thành chất vô Các kiểu hệ sinh thái trái đất a Các hệ sinh thái tự nhiên Các hệ sinh thái cạn: Hệ sinh thái rừng nhiệt đới, sa mạc, hoang mạc, sa van đồng cỏ, thảo nguyên, rừng rộng ôn đới, rừng thông phương Bắc đồng rêu hàn đới Các hệ sinh thái nước: Hệ sinh thái nước m n: vùng ven biển rừng ngập m n, cỏ biển, rạn san hô hệ sinh thái vùng biển khơi  Hệ sinh thái nước ngọt: hệ sinh thái nước đứng (ao, hồ… hệ sinh thái nước chảy (sông, suối) b Các hệ sinh thái nhân tạo:  Đồng ruộng, hồ nước, rừng trồng, thành phố   Có vai trò quan trọng sống người Để nâng cao hiệu sử d ng, người ta bổ sung cho hệ sinh thái nguồn vật chất lượng khác, đồng thời cải tạo hệ sinh thái Ví dụ: Hệ sinh thái nơng nghiệp bón thêm ph n, tưới nước, diệt cỏ dại Hệ sinh thái rừng trồng cần biện pháp tỉa thưa… Hệ sinh thái ao hồ ni tơm cá cần loại bỏ lồi tảo độc cá Con người đóng vai tr quan trọng việc bảo vệ hệ sinh thái tự nhiên xây dựng hệ sinh thái nhân tạo II TRAO ĐỔI VẬT CHẤT TRONG HỆ SINH THÁI rao đổi vật chất hệ sinh thái thực phạm vi quần xã sinh vật quần xã sinh vật với sinh cảnh Trao đổi vật chất quần xã sinh vật Được thực thông qua chuỗi thức ăn lưới thức ăn a Chuỗi thức ăn Một chuỗi thức ăn gồm nhiều lồi có quan hệ dinh dư ng với lồi mắc xích chuỗi Trong chuỗi, mắc xích vừa có nguồn thức ăn mắc xích phía trước, vừa nguồn thức ăn mắc xích phía sau Ví dụ: Cây ngô → S u ăn ngô → Nhái → Rắn hổ mang → Diều hâu Trong hệ sinh thái có loại chuỗi thức ăn: Loại 1: Chuỗi thức ăn bắt đầu sinh vật tự dư ng, sau đến động vật ăn sinh vật tự dư ng tiếp loài động vật ăn động vật Ví dụ: Tảo l c đơn bào Tơm Cá rơ Chim bói cá Loại 2: Chuỗi thức ăn bắt đầu sinh vật phân giải mùn bã hữu cơ, sau đến loài động vật ăn sinh vật phân giải tiếp loài động vật ăn động vật Ví dụ: Chất mùn bã Động vật đáy Cá chép Vi sinh vật b Lưới thức ăn Trong quần xã sinh vật, loài sinh vật không tham gia vào chuỗi thức ăn mà c n tham gia đồng thời vào chuỗi thức ăn khác tạo thành lưới thức ăn Quần xã sinh vật đa dạng thành phần loài th lưới thức ăn quần xã phức tạp c Bậc dinh dưỡng Trong lưới thức ăn, tất lồi có mức dinh dư ng hợp thành bậc dinh dư ng Một lưới thức ăn có nhiều bậc dinh dư ng: Bậc dinh dư ng cấp (sinh vật sản xuất): gồm sinh vật có khả tổng hợp chất hữu từ chất vô môi trường Bậc dinh dư ng cấp (sinh vật tiêu th bậc 1): gồm động vật ăn sinh vật sản xuất Bậc dinh dư ng cấp (sinh vật tiêu th bậc 2): gồm động vật ăn sinh vật tiêu th bậc Bậc dinh dư ng cấp (sinh vật tiêu th bậc 3): gồm động vật ăn sinh vật tiêu th bậc … Bậc cuối gọi bậc dinh dư ng cấp cao Tháp sinh thái Để xem xét mức độ dinh dư ng bậc dinh dư ng toàn quần xã, người ta xây dựng tháp sinh thái Tháp sinh thái bao gồm nhiều hình chữ nhật xếp chồng lên (mỗi hình bậc dinh dư ng) Các hình chữ nhật có chiều cao nhau, cịn chiều dài khác biểu thị độ lớn bậc dinh dư ng Có loại tháp sinh thái:    Tháp số lượng: xây dựng dựa số lượng cá thể sinh vật bậc dinh dư ng Tháp sinh khối: xây dựng dựa khối lượng tổng số tất sinh vật đơn vị diện tích hay thể tích bậc dinh dư ng háp lượng (hoàn thiện : xây dựng dựa số lượng tích lũy đơn vị diện tích hay thể tích, đơn vị thời gian bậc dinh dư ng CHU TRÌNH SINH ĐỊA HĨA VÀ SINH QUYỂN DỊNG NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ SINH THÁI VÀ HIỆU SUẤT SINH THÁI I TRAO ĐỔI VẬT CHẤT QUA CHU TRÌNH SINH ĐỊA HĨA Chu trình sinh địa hóa chu trình trao đổi chất tự nhiên, theo đường từ mơi trường ngồi truyền vào thể sinh vật, qua bậc dinh dưỡng từ thể sinh vật truyền trở l i m i trường Một chu trình sinh địa hố gồm có phần: tổng hợp chất, tuần hoàn vật chất tự nhiên, phân giải lắng đọng phần vật chất đất, nước Chu trình sinh địa hóa trì cân vật chất sinh II MỘT SỐ CHU TRÌNH SINH ĐỊA HĨA Chu trình cacbon Cacbon vào chu trình d ng cacbon dioxit (CO2), thơng qua quang hợp Khí CO2 thải vào bầu khí qua hơ hấp sinh vật, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, núi lửa, Nồng độ khí CO2 khí tăng gây thêm nhiều thiên tai Trái Đất Chu trình Nitơ Thực vật hấp thụ nitơ d ng muối amôn (NH4+), nitrat (NO3-) Các muối hình thành tự nhiên đường vật lí, hóa học sinh học Nitơ từ xác sinh vật trở l i m i trường đất, nước thông qua ho t động phân giải chất hữu vi khuẩn, nấm Ho t động phản nitrat vi khuẩn trả l i lượng nitơ phân tử (N2) cho đất, nước khí Chu trình nước Nước Trái Đất ln chuyển theo vịng tuần hoàn phụ thuộc nhiều vào thảm thực vật Nước mưa rơi xuống Trái Đất chảy mặt đất, phần thấm xuống m ch nước ngầm, phần lớn tích lũy đ i dương s ng, hồ… Nước mưa trở l i bầu khí d ng nước thơng qua ho t động nước bốc nước mặt đất Nước đóng vai trị quan trọng hệ sinh thái tồn cầu Nguồn nước khơng phải vô tận bị suy giảm nghiêm trọng, cần phải bảo vệ nguồn nước s ch III SINH QUYỂN Khái niệm sinh Sinh gồm toàn sinh vật sống lớp đất, nước khơng khí Trái Đất Sinh dày khoảng 20km, bao gồm lớp đất dày khoảng vài chục mét (thuộc địa quyển), lớp khơng khí cao - km (thuộc khí quyển) lớp nước đ i dương có độ sâu tới 10 – 11 km (thuộc thủy quyển) Trong sinh quyển, sinh vật nhân tố vô sinh liên quan chặt chẽ với qua chu trình sinh địa hóa, hình thành nên hệ thống tự nhiên toàn cầu Các khu sinh học sinh Trên Trái Đất, sinh chia thành nhiều khu sinh học (biôm) khác tùy theo đặc điểm địa lí, khí hậu thành phần sinh vật sống khu Các khu sinh học chủ yếu gồm:  Các khu sinh học c n: Đồng rêu đới l nh, rừng th ng phương Bắc (rừng Taiga), rừng rụng n đới, thảo nguyên, rừng Địa Trung Hải, rừng mưa nhiệt đới, savan, Hoang m c sa m c  Khu sinh học nước ngọt: khu nước đứng (đầm, hồ, ao ) khu nước chảy (sông suối)  Khu sinh hoc biển - Theo chiều thẳng đứng: lớp nước mặt nơi sống nhiều sinh vật nổi, lớp có nhiều động vật tự bơi, lớp có nhiều động vật đáy sinh sống - Theo chiều ngang: biển phân thành vùng ven bờ vùng khơi.Vùng ven bờ vùng nước lợ có thành phần sinh vật phong phú hẳn vùng khơi IV DÒNG NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ SINH THÁI Phân bố lượng Trái Đất Mặt trời cung cấp lượng chủ yếu cho sống Trái Đất Ánh sáng mặt trời phân bố kh ng bề mặt Trái Đất Năng lượng ánh sáng phụ thuộc vào thành phần tia sáng  Những tia sáng có bước sóng dài chủ yếu t o nhiệt  Sinh vật sản xuất sử dụng tia sáng nhìn thấy (chiếm khoảng 50% tổng lượng x ) cho trình quang hợp Quang hợp sử dụng khoảng 0,2% - 0,5% tổng lượng x chiếu Trái Đất tổng hợp nên hợp chất hữu Dòng lượng hệ sinh thái Trong chu trình dinh dưỡng, lượng truyền từ bậc dinh dưỡng thấp đến bậc dinh dưỡng cao Càng lên bậc dinh dưỡng cao lượng giảm phần lượng bị thất dần qua nhiều cách (hơ hấp, phận rơi rụng, chất thải…) Năng lượng ánh sáng mặt trời từ m i trường sinh vật sản xuất hấp thụ biến đổi thành lượng hóa học qua q trình quang hợp, sau lượng truyền qua bậc dinh dưỡng cuối lượng trở l i m i trường ⇒ Trong hệ sinh thái lượng truyền chiều từ sinh vật sản xuất qua bậc dinh dưỡng tới m i trường, vật chất trao đổi qua chu trình dinh dưỡng V HIỆU SUẤT SINH THÁI Hiệu suất sinh thái tỉ lệ phần trăm (%) chuyển hóa lượng bậc dinh dưỡng hệ sinh thái Ở bậc dinh dưỡng, phần lớn lượng truyền hệ sinh thái bị tiêu hao qua hô hấp (chiếm khoảng 70%); phần lượng bị qua chất thải phận rơi rụng (khoảng 10%); lượng truyền lên bậc dinh dưỡng cao khoảng 10% Năng lượng tích lũy sản sinh chất sống bậc dinh dưỡng chiếm khoảng 10% lượng nhận từ bậc dinh dưỡng liền kề → Hiệu suất sinh thái bậc dinh dưỡng sau tích luỹ so với bậc trước liền kề thường khoảng 10% Do lượng bị mát lớn nên chuỗi thức ăn hệ sinh thái không dài, thường - bậc (hệ sinh thái c n) - bậc (hệ sinh thái nước) Chẳng hạn: C : Là lượng bậc dinh dưỡng i (bậc trước) i C: Là lượng bậc dinh dưỡng i + (bậc sau ) i+1 C i +1 Hiệu suất sinh thái (ef) = C i 100 (%) ÔN TẬP HỌC KÌ II A-PHẦN TIẾN HĨA Chương I: Bằng chứng chế tiến hóa I Bằng chứng tiến hóa (gián tiếp) Sự tương đồng đặc điểm giải phẫu loài chứng gián tiếp cho thấy lồi sinh vật tiến hóa từ tổ tiên chung Sự tương đồng nhiều đặc điểm cấp độ phân tử tế bào cho thấy lồi Trái Đất có chung tổ tiên II Tóm tắt nội dung học thuyết tiến hóa Đacuyn Nguyên nhân tiến hóa Cơ chế tiến hóa CLTN tác động thơng qua đặc tính biến dị di truyền Sự tích lũy, di truyền biến dị có lợi, đào thải biến dị có hại tác động CLTN Sự hình thành đặc điểm thích nghi Biến dị phát sinh vơ hướng Sự thích nghi đạt thơng qua đào thải dạng trung gian thích nghi Sự hình thành lồi Lồi hình thành từ từ qua nhiều dạng trung gian, tác động CLTN theo đường phân li tính trạng từ nguồn gốc chung Tồn Chưa giải thích nguyên nhân phát sinh biến dị chế di truyền biến dị III.Tóm tắt nội dung học thuyết tiến hóa tổng hợp đại Tiến hóa nhỏ tiến hóa lớn: Theo quan niệm học thuyết tiến hóa tổng hợp đại, tiến hóa gồm q trình: tiến hóa nhỏ tiến hóa lớn Vấn đề Tiến hóa nhỏ (chiếm vị trí trung tâm thuyết tiến hóa đại) Nội dung Là trình biến đổi cấu trúc di truyền quần thể (biến đổi tần số alen thành phần kiểu gen quần thể), xuất cách li sinh sản quần thể với quần thể gốc hình thành lồi Quần thể đơn vị nhỏ tiến hóa - Tiến hóa nhỏ kết thúc lồi xuất Quy mô, thời gian Phạm vi phân bố tương đối hẹp, thời gian lịch sử tương đối ngắn Tiến hóa lớn Là trình hình thành đơn vị phân loại lồi chi, họ, bộ, lớp, ngành Quy mơ rộng lớn, thời gian địa chất dài Các nhân tố tiến hóa Các nhân tố tiến hóa nhân tố làm thay đổi tần số alen thành phần kiểu gen quần thể CÁC NHÂN TỐ TIẾN HÓA Đột biến Di – nhập gen Chọn lọc tự nhiên (CLTN) Các yếu tố ngẫu nhiên Vừa làm thay đổi tần số alen, vừa làm thành phần kiểu gen quần thể Đặc điểm chậm, không theo chiều hướng theo chiều hướng xác không theo định: tăng chiều hướng tần số kiểu gen có lợi, giảm tần số kiểu gen có hại khơng theo chiều hướng Giao phối không ngẫu nhiên Làm thay đổi thành phần kiểu gen quần thể theo hướng tăng dần tần số kiểu gen đồng hợp, giảm dần tần số kiểu gen dị hợp Kết CLTN: hình Đột biến Làm Làm thành quần nghèo vốn cung cấp nghèo vốn thể có nguồn gen gen nhiều cá biến quần thể, quần thể, Vai trò thể mang giảm giảm dị sơ cấp kiểu đa dạng di đa dạng di cho gen qui truyền truyền trình tiến định hóa đặc điểm thích nghi Các chế cách li trước hợp tử sau hợp tử cần thiết nhằm trì phân hóa tần số alen thành phần kiểu gen nhân tố tiến hóa tạo ra, qua tạo nên lồi Các cá thể nhập cư mang đến alen làm phong phú vốn gen quần thể Chương II: Sự phát sinh phát triển sống Trái Đất B SINH THÁI HỌC Các cấp tổ chức Khái niệm Đặc điểm Gồm cá thể loài, sống khu vực định, Quần thể thời điểm định, giao phối tự với tạo hệ Có đặc trưng mật độ, tỉ lệ giới tính, thành phần tuổi Các cá thể có mối quan hệ sinh thái hỗ trợ cạnh tranh Số lượng cá thể biến động có khơng theo chu kì, thường điều chỉnh mức cân Gồm quần thể thuộc loài khác nhau, sống không gian xác Quần xã định, có mối quan hệ sinh thái mật thiết với để tồn phát triển ổn định theo thời Gồm quần xã khu vực sống nó, sinh vật ln có tương tác với nahu với môi Hệ trường tạo nên chu sinh trình sinh địa hóa thái biến đổi lượng Có tính chất số lượng thành phần lồi, có khống chế tạo nên cân sinh học số lượng cá thể Sự thay quần xã theo thời gian diễn sinh thái Là hệ sinh thái khổng lồ hành tinh Gồm khu sinh học đặc trưng cho vùng địa lí, khí hậu xác định, thuộc nhóm cạn nước Sinh Có nhiều mối quan hệ quan trọng mặt dinh dưỡng thông qua chuỗi lưới thức ăn Dòng lượng hệ sinh thái vận chuyển qua bậc dinh dưỡng chuỗi thức ăn: Sinh vật sản xuất sinh vật tiêu thụ Sinh vật phân giải ... trưng cho loại tARN rARN Phiên mã sinh vật nhân thực Giống sinh vật nhân sơ: gồm ba giai đoạn tương tự sinh vật nhân sơ b Khác sinh vật nhân sơ SINH VẬT NHÂN SƠ   SINH VẬT NHÂN THỰC Chỉ có loại... hoa đỏ không chủng : hoa trắng chủng) II HÌNH THÀNH HỌC THUYẾT KHOA HỌC Nội dung giả thuyết Menđen vận dụng quy luật thống kê xác suất để lý giải tỉ lệ phân li : : Theo Menđen: Mỗi tính trạng... theo nguyên tắc bán bảo tồn Sinh vật nhân thực a Giống: Diễn biến q trình nhân đơi ADN gồm bước tương tự sinh vật nhân sơ b Khác: SINH VẬT NHÂN SƠ Chỉ có đơn vị nhân đôi SINH VẬT NHÂN THỰC Nhiều