PHẦN I: CƠ SỞ DI TRUYỀN Chương I: CƠ SỞ PHÂN TỬ CỦA HIỆN TƯỢNG DI TRUYỀN VÀ BIẾN DỊ I ADN Cấu trúc: a Cấu trúc hoá học: - Tồn chủ yếu nhân tế bào, có mặt ti thể, lạp thể - Là loại axit hữu có chứa nguyên tố chủ yếu C, H, O, N P - Là đại phân tử, khối lượng phân tử lớn (4 -16 triệu đvC), chiều dài đạt tới hàng trăm m - Cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân nuclêôtit, nuclêôtit có thành phần (H3PO4, Bazơ nitric, C5H10O4) thành phần bazơ – nitric loại nuclêôtit mang tên gọi bazơ – nitric (A G có kích thước lớn, T X có kích thước nhỏ) - Trên mạch đơn: đơn phân liên kết với liên kết hoá trị (liên kết đường C5H10O4 nuclêôtit với phân tử H3PO4 nuclêôtit bên cạnh - gọi liên kết photphodieste), liên kết bền đảm bảo cho thông tin di truyền mạch đơn ổn định kể ADN tái phiên mã - Từ loại nuclêôtit tạo nên tính đa dạng đặc thù ADN loài sinh vật số lượng, thành phần, trình tự phân bố nuclêôtit b Cấu trúc không gian: - Mô hình ADN (dạng B) theo J.Oatxơn F.Cric (1953) có đặc trưng sau: + Là chuỗi xoắn kép gồm mạch pôlinuclêôtit xoắn quanh trục theo chiều từ trái sang phải thang dây xoắn, tay thang phân tử C5H10O4 H3PO4 xếp xen kẽ nhau, bậc thang cặp bazơ nitric đứng đối diện liên kết với liên kết hiđrô theo nguyên tắc bổ sung (một bazơ lớn bù bazơ bé hay ngược lại, A liên kết với T liên kết hiđrô G liên kết với X liên kết hiđrô) + Do cặp nuclêôtit liên kết với theo NTBS đảm bảo cho chiều rộng chuỗi xoắn kép 20Å, khoảng cách bậc thang chuỗi xoắn 3,4Å, phân tử ADN xoắn theo chu kỳ xoắn, chu kỳ xoắn có 10 cặp nuclêôtit - Ngoài mô hình dạng B, phát dạng dạng A, C, D, Z mô hình khác với dạng B vài số: số cặp nuclêôtit 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 vòng khép kín Cơ chế tổng hợp: a Sự tổng hợp ADN: - Vào kì trung gian nguyên phân, giảm phân: ADN tiến hành nhân đôi NST - ADN nhân đôi theo nguyên tắc bổ sung nguyên tắc bán bảo tồn Nhờ đó, hai phân tử ADN tạo hoàn toàn giống giống với phân tử ADN mẹ - Nguyên tắc bổ sung: Trong trình nhân đôi ADN, dựa hai mạch khuôn, enzim ADN pôlimeraza sử dụng nuclêôtit tự môi trường nội bào để tổng hợp nên mạch theo nguyên tắc bổ sung: A – T, G - X Vì enzim ADN pôlimeraza tổng hợp mạch theo chiều 5’  3’, nên: + Trên mạch khuôn 3’  5’ mạch bổ sung tổng hợp liên tục (cùng chiều tháo xoắn) + Trên mạch khuôn 5’  3’ mạch bổ sung tổng hợp đoạn Okazaki ngắn (ngược chiều tháo xoắn) Sau đoạn Okazaki nối lại nhờ enzim ligaza - Nguyên tắc bán bảo tồn: Trong phân tử ADN mạch tổng hợp, mạch ADN mẹ b Ý nghĩa: - Là sở hình thành NST, -1- - Đảm bảo cho trình nguyên phân, giảm phân, thụ tinh xảy bình thường, TTDT loài ổn định qua hệ, nhờ sinh giống với bố mẹ Tính đặc trưng phân tử ADN: + Đặc trưng số lượng, thành phần, trình tự phân bố nuclêôtit; từ loại nuclêôtit tạo nên nhiều loại ADN đặc trưng cho loài + Đặc trưng tỷ lệ: AT GX + Đặc trưng số lượng, thành phần trình tự phân bố gen nhóm gen liên kết Chức ADN: + Lưu giữ truyền đạt TTDT qua hệ (được mật mã dạng trình tự phân bố nuclêôtit gen) + Chứa gen khác nhau, giữ chức khác + Có khả đột biến tạo nên thông tin di truyền II ARN Cấu trúc: - Là đa phân tử, cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân ribonuclêôtit gồm thành phần (bazơnitric, đường ribozơ (C5H10O5), H3PO4) Có loại ribonuclêôtit: A, U, G, X - Trên mạch phân tử, ribônuclêôtit liên kết với liên kết hoá trị đường C5H10O5 ribonuclêôtit với phân tử H3PO4 ribônuclêôtit bên cạnh - Có loại ARN: rARN (70 - 80%), tARN (10 - 20%), mARN (5 - 10%) - mARN có khoảng 600 đến 1500 đơn phân, tARN gồm 80 đến 100 đơn phân, rARN có số ribonu từ 160 đến 13000 - Ba loại ARN tồn loài sinh vật mà vật chất di truyền ADN Ở loài virut vật chất di truyền ARN ARN có dạng mạch đơn, vài loài có ARN mạch Cơ chế tổng hợp mARN: - Diễn nhân tế bào, đoạn NST vào kỳ trung gian Đa số ARN tổng hợp khuôn ADN, trừ ARN gen số virut - Dưới tác dụng ARN–pôlimeraza, liên kết hiđrô đoạn phân tử ADN bị cắt đứt, trình lắp ráp ribônu tự môi trường nội bào với nuclêôtit mạch mã gốc gen (3’–5’) theo NTBS (A-U, G-X) xảy Kết tạo mARN có chiều 5’–3’ Sau mạch gen lại liên kết với theo NTBS Sự tổng hợp tARN rARN theo chế - Ở sinh vật nhân sơ, sau phiên mã mARN trở thành phiên mã thức sinh vật nhân thực, mARN sau phiên mã phải loại bỏ đoạn vô nghĩa (intron), nối đoạn có nghĩa (exon) tạo mARN trưởng thành Ý nghĩa: - Đảm bảo cho gen cấu trúc thực xác trình dịch mã tế bào chất - Cung cấp prôtêin cần thiết cho tế bào Chức năng: - mARN: thông tin di truyền từ gen cấu trúc, trực tiếp tham gia tổng hợp prôtêin dựa cấu trúc trình tự ba mARN - tARN: vận chuyển, lắp ráp xác aa vào chuỗi pôlipeptit dựa NTBS ba đối mã tARN với ba mã mARN - rARN: tạo nên ribôxôm tham gia trực tiếp vào trình tổng hợp protein III MÃ DI TRUYỀN Khái niệm: -2- Mã di truyền trình tự nuclêôtit gen quy định trình tự axit amin (aa) phân tử prôtêin (cứ nuclêôtit loại hay khác loại đứng gen quy định aa làm nhiệm vụ kết thúc chuỗi polipeptit) Mã di truyền mã ba: - Nếu nuclêôtit xác định a.a ta có 41 = tổ hợp (chưa đủ để mã hoá 20 loại a.a) - Nếu nuclêôtit xác định a.a ta có 42 = 16 tổ hợp (chưa đủ để mã hoá 20 loại a.a) - Nếu nuclêôtit xác định a.a ta có 43 = 64 tổ hợp (đủ để mã hoá 20 loại a.a) - Nếu theo nguyên tắc mã bốn tạo 44 = 256 mã hoá lại thừa  Vậy, mã di truyền mã - 20 loại axit amin mã hoá bới 61 ba Như aa 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: - Được đọc từ điểm xác định theo ba (theo chiều 5’- 3’ mARN theo cụm nuclêôtit không gối lên nhau) - Có tính phổ biến (tất loài có chung mã di truyền)  phản ánh nguồn gốc chung loài - Có tính đặc hiệu (một mã hoá loại a.a) - Mang tính thoái hoá (nhiều khác loại mã hóa cho loại a.a, trừ AUG - mêtiônin; UGG – Triptôphan) Các ba mã hoá cho axit amin khác nuclêôtit thứ  giúp cho gen bảo đảm thông tin di truyền xác nhận ba, nuclêôtit đầu quan trọng nuclêôtit thứ ba linh hoạt IV PRÔTÊIN Cấu trúc: a Cấu trúc hoá học: - Là hợp chất hữu gồm nguyên tố C, H, O, N thường có thêm S, P - Là đại phân tử, phân tử lớn dài 0,1 m , phân tử lượng đạt tới 1,5 triệu đvC - Là đa phân tử, đơn phân aa Có 20 loại aa khác tạo nên pr, aa có thành phần: gốc cacbon (R), nhóm amin (-NH2) nhóm cacbôxyl (-COOH), chúng khác gốc R Mỗi aa có kích thước trung bình 3Å - Trên phân tử aa liên kết với liên kết peptit tạo nên chuỗi pôlipeptit Liên kết peptit tạo thành nhóm cacbôxyl aa liên kết với nhóm amin aa giải phóng phân tử nước Mỗi phân tử prôtêin gồm hay nhiều chuỗi pôlipeptit loại hay khác loại - Từ 20 loại aa kết hợp với theo cách khác tạo nên vô số loại pr khác (khoảng 1014–1015 loại) Mỗi loại đặc trưng số lượng, thành phần trình tự xếp aa Điều giải thích thiên nhiên pr vừa đa dạng, lại vừa mang tính chất đặc thù b Cấu trúc không gian: Prôtêin có bậc cấu trúc bản: - Cấu trúc bậc 1: axit amin liên kết với liên kết peptit, đứng đầu mạch nhóm amin, cuối mạch nhóm cacboxyl - Cấu trúc bậc 2: có dạng xoắn trái, kiểu chuỗi anpha vòng xoắn có 3,7 axit amin, kiểu chuỗi bêta vòng xoắn có 5,1 axit amin - 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: gồm nhiều chuỗi pôlipeptit kết hợp với Ví dụ, phân tử hêmôglôbin gồm chuỗi anpha chuỗi bêta, chuỗi chứa nhân hem với nguyên tử Fe Cơ chế tổng hợp prôtêin: Gồm giai đoạn: Giai đoạn 1: Tổng hợp mARN để truyền TTDT từ gen sang mARN Giai đoạn 2: Tổng hợp prôtêin tế bào chất gồm bước bản: -3- + Bước 1: Hoạt hoá axit amin: Các aa tự tế bào chất hoạt hoá nhờ gắn với hợp chất giàu lượng - ATP tác dụng số enzim Sau đó, nhờ enzim đặc hiệu khác, aa hoạt hoá lại liên kết với tARN tương ứng tạo nên phức hợp aa – tARN (aa – tARN) + Bước 2: Mở đầu: tiểu đơn vị bé RBX gắn với mARN vị trí nhận biết đặc hiệu (gần ba mở đầu) di chuyển đến ba mở đầu (AUG), aa mở đầu – tARN tiến vào ba mở đầu (đối mã khớp với mã mở đầu mARN theo NTBS), sau tiểu phần lớn gắn vào tạo RBX hoàn chỉnh + Bước 3: Kéo dài chuỗi pôlipeptit: aa1–tARN tiến vào ribôxôm, đối mã khớp với mã thứ mARN theo NTBS Enzim xúc tác tạo thành liên kết peptit aamở đầu aa1 RBX dịch chuyển ba mARN (chuyển vị) làm cho tARN mở đầu rời khỏi ribôxôm Tiếp đó, aa2 – tARN tiến vào RBX, đối mã khớp với mã thứ hai mARN theo NTBS 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, chuỗi polipeptit lúc có cấu trúc: aaMĐ – aa1 – aa2 aan-1 + Bước 4: Kết thúc chuỗi pôlipeptit: RBX chuyển dịch sang ba kết thúc (1 3) trình dịch mã dừng lại, tiểu phần RBX tách Một enzim đặc hiệu loại bỏ aa mở đầu giải phóng chuỗi polipeptit Trên mARN lúc có nhiều ribôxôm trượt qua với khoảng cách 51Å  102Å Chức năng: - Là thành phần chủ yếu chất nguyên sinh - Cấu trúc đa dạng prôtêin quy định đặc điểm, hình thái, giải phẫu thể - Tạo nên enzim xúc tác phản ứng sinh hoá - Tạo nên hoocmôn có chức điều hoà 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 Tính đặc trưng đa dạng prôtêin: - Đặc trưng số lượng, thành phần, trình tự phân bố aa chuỗi pôlipeptit - Đặc trưng số lượng, thành phần, trình tự phân bố chuỗi polipeptit phân tử pr - Đặc trưng kiểu cấu trúc không gian loại pr để thực chức sinh học Mô hình điều hoà sinh tổng hợp protein: Trong tế bào thể có nhiều gen cấu trúc, gen phiên mã, tổng hợp prôtêin đồng thời Sự điều hoà hoạt động gen thực qua chế điều hoà Vào năm 1961, F.Jacop J.Mono phát điều hoà hoạt động gen E.Coli - Mô hình điều hoà bao gồm hệ thống gen sau: + Gen điều hoà (Regulator: R): làm khuôn sản xuất prôtêin ức chế, có tác dụng điều chỉnh hoạt động nhóm gen cấu trúc qua tương tác với gen vận hành + Gen vận hành (Operator:O): nằm kề trước nhóm gen cấu trúc, vị trí tương tác với chất ức chế + Gen khởi động (Promotor: P): nằm trước gen vận hành, vị trí tương tác ARN – polimeraza để khởi đầu phiên mã + 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 soát - Cơ chế điều hoà: Gen điều hoà huy tổng hợp prôtêin ức chế, prôtêin gắn vào gen vận hành (O) 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 prôtêin ức chế làm vô hiệu hoá chất ức chế, không gắn vào gen vận hành Kết gen vận hành làm cho nhóm gen cấu trúc chuyển từ trạng thái ức chế sang trạng thái hoạt động Quá trình phiên mã lại xảy V GEN VÀ ĐỘT BIẾN GEN Gen - Gen đoạn ptử ADN mang thông tin mã hoá chuỗi pôlipeptit hay phân tử ARN - Cấu trúc chung gen bao gồm vùng trình tự nuclêôtit: -4- + Vùng điều hoà nằm đầu 3’ mạch mã gốc gen, mang tín hiệu khởi động kiểm soát trình phiên mã + Vùng mã hoá mang thông tin mã hoá axit amin Các gen sinh vật nhân sơ có vùng mã hoá liên tục (gen không phân mảnh) Các gen sinh vật nhân thực có vùng mã hoá không liên tục (gen phân mảnh) + Vùng kết thúc nằm đầu 5’ mạch mã gốc gen, mang tín hiệu kết thúc phiên mã Đột biến gen: a Khái niệm: biến đổi cấu trúc gen, liên quan tới cặp nuclêôtit, xảy điểm phân tử ADN; gồm dạng mất, thêm, thay cặp nuclêôtit b Nguyên nhân chế phát sinh đột biến gen: * Nguyên nhân: - Đbg phát sinh tác nhân đột biến lý hoá ngoại cảnh gây rối loạn trình sinh lý, hoá sinh tế bào gây nên sai sót trình tự nhân đôi ADN, làm đứt phân tử ADN, nối đoạn bị đứt vào ADN vị trí - Đbg không phụ thuộc vào loại tác nhân, cường độ, liều lượng tác nhân mà tuỳ thuộc đặc điểm cấu trúc gen * Cơ chế phát sinh đột biến gen: Sự biến đổi nuclêôtit đầu xảy mạch ADN dạng tiền đột biến Lúc enzim sửa chữa sửa sai làm cho tiền đột biến trở lại dạng ban đầu Nếu sai sót không sửa chữa qua lần tự nuclêôtit lắp sai liên kết với nuclêôtit bổ sung với làm phát sinh đột biến gen c Hậu đột biến gen: - Biến đổi dãy nuclêôtit gen cấu trúc dẫn tới biến đổi cấu trúc mARN cuối biến đổi cấu trúc prôtêin tương ứng - Đột biến thay hay đảo vị trí cặp nuclêôtit ảnh hưởng tới axit amin chuỗi pôlipeptit Đột biến thêm cặp nuclêôtit làm thay đổi ba mã hoá ADN từ điểm xảy đột biến cuối gen làm thay đổi cấu tạo chuỗi pôlipeptit từ điểm có nuclêôtit bị thêm - Đột biến gen gây rối loạn trình sinh tổng hợp prôtêin, đặc biệt đột biến gen quy định cấu trúc enzim, đa số đột biến gen thường có hại cho thể Tuy nhiên, có đột biến gen trung tính (không có hại, lợi), số trường hợp có lợi d Sự biểu đột biến gen: - Đột biến gen phát sinh "tái bản" qua chế tự nhân đôi ADN - Nếu đb phát sinh giảm phân, xảy tế bào sinh dục (đb giao tử), qua thụ tinh vào hợp tử Nếu đb trội, biểu kiểu hình thể mang đb Nếu đb lặn, vào hợp tử cặp gen dị hợp bị gen trội lấn át Qua giao phối, đb lặn tiếp tục tồn quần thể trạng thái dị hợp không biểu Nếu gặp tổ hợp đồng hợp biểu thành kiểu hình - Khi đột biến xảy nguyên phân, phát sinh tế bào sinh dưỡng (đột biến xôma) nhân lên mô, biểu phần thể, tạo nên thể khảm Đb xôma nhân lên sinh sản sinh dưỡng, di truyền qua sinh sản hữu tính Ví dụ hoa giấy có cành hoa trắng xen với cành hoa đỏ VI CÁC CÔNG THỨC TỔNG QUÁT ĐƯỢC SỬ DỤNG ĐỂ GIẢI BÀI TẬP Công thức xác định mối liên quan số lượng loại nuclêôtit ADN, ARN: - Trong phân tử ADN (hay gen) theo NTBS: A = T ; G = X → Số nuclêôtit ADN (hay gen) -5- N = A + T + G + X → N = 2A + 2G = 2T + 2X → A + G = T + X = N Nếu xét mối tương quan nuclêôtit mạch đơn ta có: T = A = T1 + T2 = A1 + A2 = T1 + A1 = T2 + A2 G = X = G1 + G2 = X1 + X2 = X1 + G1 = X2 + G2 N x 3,4 (A0); - Khối lượng: M = Nx300 (đvC) 2L M L N - Tổng số nucleotit phân tử ADN: N = = ; Số chu kì xoắn (C): C = = 3,4 300 34 20 - Chiều dài phân tử ADN: L = - Số liên kết hidro (H): H = 2A + 3G = 2T + 3X - Số liên kết hoá trị (HT): + Số lượng liên kết hoá trị nucleotit: = N - + Số lượng liên kết hoá trị nucleotit = N → Tổng số liên kết hoá trị ADN: HT = N + (N - 2) = 2N - - Nếu gọi mạch gốc gen mạch ta có: Um = A1 = T2 ; Am = T1 = A2; Gm = X1 = G2; Xm = G1 = X2 → Um + Am = A = T; Gm + Xm = G = X Công thức xác định mối liên quan % loại đơn phân ADN với ARN: - Tỉ lệ % loại nucleotit: %A + %G = 50% N; %A = %T = % A1  % A2 %T1  %T2 %G1  %G %X1  %X = ; %G = %X = = 2 2 - Nếu cho mạch gốc gen mạch 1, ta có: % A2 = % T1 = % Am; % T2 = % A1 = % Um; % G2 = % X1 = % Um; % X2 = % G1 = % Xm Cơ chế tự sao: - Gọi k số lần tự liên tiếp phân tử ADN (gen) ban đầu  Số gen tạo = 2k - Số gen có nguyên liệu hoàn toàn (2k – 2) - Số nuclêôtit cần cung cấp: (2k – 1)N - Số nuclêôtit cung cấp tạo nên gen có nguyên liệu hoàn toàn: (2k – 2)N - Số nuclêôtit loại cung cấp để tạo nên gen sau k đợt tái bản: A = T = (2k – 1)A; G = X = (2k – 1)G - Số nuclêôtit loại cần cung cấp để tạo nên gen có nguyên liệu hoàn toàn mới: A = T = (2k – 2)A; G = X = (2k – 2)G Vận tốc trượt, thời gian trượt: - Gọi v vận tốc trượt riboxom mARN, L chiều dài mARN, t thời gian hoàn tất trình giải mã riboxom thì: v = L t - Gọi T thời gian hoàn tất trình giải mã ptử mARN nhiều riboxom, t' khoảng cách thời gian từ riboxom thứ đến riboxom cuối chúng trượt mARN thì: T = t + t' Cơ chế dịch mã: - Số aa môi trường nội bào CC để hoàn tất trình tổng hợp chuỗi polipeptit là: - Số axit amin phân tử protein hoàn chỉnh là: N -2 2x3 - Số liên kết peptit phân tử protein = số phân tử nước bị loại bỏ: = số aa - VII MỘT SỐ BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài Một gen có khối lượng phân tử 9.105 đvc, có A = 500 nucleotit -6- N -1 2x3 a Chiều dài gen bao nhiêu? b Số lượng chu kì xoắn gen? c Số lượng liên kết hidro gen? d Số lượng liên kết hóa trị nucleotit gen? Bài 2: Một gen có 3000 nucleotit, có số nucleotit loại A 600 Trên mạch thứ gen có A1 = 200, G1 = 450 a Xác định chiều dài, khối lượng, số chu kì xoắn gen? b Tính số lượng, tỷ lệ % loại nucleotit gen mạch đơn gen? c Xác định số liên kết hidro gen nói trên? d Khi gen tự nhân đôi lần, số nucleotit loại môi trường cần cung cấp bao nhiêu? e Số axit amin phân tử protein hoàn chỉnh gen nói điều khiển tổng hợp? f Số liên kết peptit, số phân tử nước bị loại bỏ phân tử protein nói bào nhiêu? Bài 3: Một gen cấu trúc có 150 chu kì xoắn, có G = 20% Trên mạch gen có A = G = 200 Khi gen mã lấy từ môi trường nội bào 2.100U a Tính số lượng tỉ lệ % loại nucleotit gen? b Tính số lượng tỉ lệ % loại nucleotit mạch đơn gen? c Khối lượng phân tử, số liên kết hidro, chiều dài gen bao nhiêu? d Môi trường nội bào cung cấp ribonu loại cho trình mã gen? e Mỗi phân tử mARN tổng hợp có riboxom giải mã lần trượt cách Khoảng cách từ riboxom thứ đến riboxom thứ độ dài 357 A0 tương ứng khoảng cách thời gian giây - Xác định thời gian hoàn tất trình giải mã phân tử mARN? - Số aa cần thiết cho trình giải mã gen nói bao nhiêu? Cho biết tính aa mở đầu (e Vận tốc trượt riboxom mARN là: 357 A0 : 7s = 51 A0/s Thời gian hoàn tất trình giải mã riboxom là: 5100 : 51 = 100 s Vậy: Thời gian hoàn tất trình giải mã riboxom là: 100 + = 107 s) Bài 4: Một gen có chiều dài 0,51 m , có số nu loại A 600 Trên mạch thứ gen có T1 = 200, mạch thứ hai có X2 = 450 Khi gen mã lấy từ môi trường nội bào 1000A a Tính số lượng, tỷ lệ % loại nucleotit gen mạch đơn gen? b Tính số nucleotit, khối lượng, số chu kì xoắn, số liên kết hidro gen? c Khi gen tự nhân đôi lần liên tiếp Xác định - Số nucleotit môi trường nội bào cần cung cấp cho trình tự nhân đôi bao nhiêu? - Số nucleotit loại môi trường nội bào cần cung cấp cho trình tự nhân đôi bao nhiêu? d Mỗi phân tử mARN tổng hợp có riboxom giải mã lần với vận tốc trượt 51A0/s cách khoảng 61,2A0 - Xác định thời gian hoàn tất trình giải mã phân tử mARN? - Số aa cần thiết cho trình giải mã gen nói bao nhiêu? Cho biết tính aa mở đầu (d Khoảng cách thời gian riboxom: 61,2 : 51 = 1,2 s Thời gian hoàn tất trình giải mã riboxom là: 5100 : 51 = 100 s Vậy: Thời gian hoàn tất trình giải mã riboxom là: 100 + (6 x 1,2) = 107,2 s) Bài 5: Một gen có khối lượng 72.104 đvC, có A = 20% Trên mạch thứ gen có A1 = 240, mạch thứ hai có G2 = 320 a Tính số nucleotit, số liên kết hidro, chiều dài gen bao nhiêu? b Tính số lượng loại nucleotit gen mạch đơn gen? c Khi gen tự nhân đôi lần lấy từ môi trường nội bào nucleotit? d Số axit amin phân tử protein hoàn chỉnh gen nói điều khiển tổng hợp? Bài 6: Số liên kết hidro mạch đơn ptử ADN 8.105 Ptử ADN có số cặp nucleotit loại G-X gấp lần số cặp A-T Xác định: -7- a Số lượng loại nucleotit ptử ADN? b Khối lượng ptử, chiều dài, số vòng xoắn ptử ADN? Một đoạn ptử ADN (gen B) tách mạch đơn để bước vào chế phiên mã có số nucleotit loại T X 1/200 số nucleotit loại tương ứng ptử ADN Mạch gen B có 240A 400G Khi gen thực chế phiên mã lấy từ môi trường nội bào 1040U Xác định: a Số ptử mARN tổng hợp? b Số lượng ribonucleotit loại ptử mARN? Mỗi ptử mARN nói có riboxom trượt qua lần a Có ptử protein tạo thành loại aa xuất lần sau trình giải mã hoàn thành? Biết ptử protein có chuỗi polipeptit cấu tạo từ loại aa khác nhau? b Xác định khoảng cách độ dài riboxom lân cận thời gian giải mã xong ptử mARN Cho thời gian cần để tổng hợp chuỗi polipeptit phút 40 giây khoảng cách thời gian riboxom ptử mARN 1,4 giây Ptử ADN tự nhân đôi lần, Xác định số lượng loại nucleotit mạch đơn ptử ADN tạo thành Biết mạch ptử ADN ban đầu có 40.000A = 1/2 G mạch Giải: a Gọi số cặp A-T pt ADN x, số cặp G-X 2x Theo ta có : 2x + 3.2x = 8.105 → 8x = 8.105  x = 105 cặp nu Vậy số nu loại pt ADN là: A=T=105=100.000 nu; G=X= 2.105=200.000 nu b Số lượng nu pt ADN là: (100.000 + 200.000)2 = 600.000 nu - Khối lượng pt ADN là: M=Nx300 - Chiều dài: L=N/2 x 3,4 - Số chu kỳ xoắn: C=N/20 Số nu loại T gen B = 1/200 x TADN = 105 : 200 = 500 nu Số nu loại X gen B = 1/200 x XADN = 2.105 : 200 = 1000 nu Theo NTBS, số nu loại gen B là: A = T = 500; G = X = 1000 Theo ra, mạch gen: A1 = 240 G1 = 400  T1 = 500 – 240 = 260; X1 = 1000 – 400 = 600 Theo NTBS, từ số lượng nu loại mạch ta suy số lượng nu loại mạch gen B sau: a Theo ra, trình mã môi trường nội bào cung cấp 1040U Theo NTBS, U liên kết với A1 A2 gen B Nhưng 1040 bội số 260A mạch Do mạch mạch gốc, số pt mARN tổng hợp là: 1040 : 260 = pt b Theo NTBS, từ mạch gen B, ta suy số nu loại mARN sau: a Mỗi pt mARN có riboxom giải mã  pt mARN hoàn tất trình giải mã tổng hợp pt protein Do số pt pr tổng hợp là: x = 20 - Số aa pt pr là: 3000 : (2x3) – = 498 aa - Mỗi loại aa xuất trình tổng hợp pt pr : 498 :6 = 83 lần Vậy, loại aa xuất trình giải mã : 83 x 20 = 1660 lần b Chiều dài pt mARN : 3000/2 x 3,4 = 5100A0 Vận tốc trượt riboxom pt mARN : 5100 :100 = 51A0/s Khoảng cách độ dài riboxom lân cận trượt mARN : 51 x1,4 = 71,4A0 Trên mARN, thời gian để riboxom thứ giải mã xong sau riboxom thứ : 1,4 x = 5,6 s Vậy thời gian hoàn tất trình giải mã pt mARN : 100 + 5,6 = 105,6 s Theo ta có : Mạch có T1 = 40.000 nu, mạch có G2 = 80.000 nu  T2 = 100.000 – 40.000 = 60.000; G1 = 200.000 – 80.000 = 120.000 Theo NTBS, số lượng nu loại mạch đơn pt ADN ban đầu là: -8- Phân tử ADN thứ tổng hợp từ mạch 1, theo NTBS pt ADN thứ có loại nu mạch 2: T1=A2=40.000; A1=T2=60.000; G1=X2=120.000; X1=G2=80.000 Phân tử ADN thứ hai tổng hợp từ mạch 2, theo NTBS pt ADN thứ hai có loại nu mạch đơn: T2=A1=60.000; A2=T1=40.000; G2=X1=80.000; X2=G1=120.000 Bài 7: Chiều dài gen 3978A0 Thời gian phiên mã ptử mARN hết phút 30 giây Thời gian phiên mã loại nucleotit mạch mang mã gốc gen theo thứ tự X-A-T-G tương ứng với tỷ lệ thời gian phiên mã 1: 2: 4: Xác định số liên kết hoá trị nối đơn phân gen? Số lượng ribonucleotit loại ptử mARN bao nhiêu? Phân tử mARN có riboxom tham gia giải mà trượt cách thời gian 1,2 s độ dài 61,2 A0 Xác định: a Vận tốc trượt riboxom ptử mARN? b Khoảng cách độ dài từ riboxom thứ đến riboxom thứ chúng trượt ptử mARN? c Số aa môi trường nội bào cung cấp cho trình giải mã? Giải: Số nu mạch đơn gen là: 3978 : 3,4 = 1170 nu Vận tốc phiên mã là: 1170 : 390s = nu/s Số nu loại mạch gốc gen: X = 3x390/13 = 90 nu; A = 90 x = 180 nu; T = 90 x = 360 nu; G = 90 x = 540 nu Số nu loại gen là: A = T = 180 + 360 = 540 nu; G = X = 90 + 540 = 630 nu Số lk hóa trị nối đơn phân gen: (1170 x 2) – = 2338 lk Số lượng ribonu loại mARN là: mạch mã gốc  mARN A1 = 90 nu → Tm = 90; a Vận tốc trượt riboxom mARN là: 61,2 ; 1,2 = 51 A0/s b Khoảng cách độ dài từ riboxom thứ đến thứ chúng trượt mARN là: 61,2 x = 306 A0 c Số aa môi trường nội bào cung cấp cho riboxom giải mã là: 1170/3 – = 389 aa Vậy, số aa môi trường nội bào cung cấp cho riboxom giải mã là: 389 x = 2334 aa Bài 8: Gen B bị đột biến đoạn gồm mạch tạo thành gen b Đoạn mã hoá đoạn pôlipeptit gồm 10 axit amin Đoạn lại có G = 30% đoạn có G = 20% số đơn phân đoạn a xác định chiều dài gen B b b Xác định số lượng loại nu gen B Chương II: CƠ SỞ TẾ BÀO HỌC CỦA HIỆN TƯỢNG DI TRUYỀN VÀ BIẾN DỊ I TẾ BÀO LÀ ĐƠN VỊ CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA CƠ THỂ SINH VẬT Tế bào đơn vị cấu trúc - Đơn vị cấu tạo nên thể tế bào Ở vi khuẩn tế bào thể hoàn chỉnh - Trong tế bào có nhiều bào quan, bào quan có cấu trúc riêng biệt chức khác -9- Tế bào đơn vị chức - Tất dấu hiệu đặc trưng cho sống: sinh trưởng, hô hấp, tổng hợp, phân giải, cảm ứng xảy tế bào - Tế bào đơn vị hoạt động thống trao đổi chất Nhân giữ vai trò điều khiển đạo - Ở sinh vật đơn bào toàn hoạt động sống, hoạt động di truyền xảy tế bào - Các chế tượng di truyền từ cấp độ phân tử (tái ADN, phiên mã, dịch mã, điều hoà) đến cấp độ tế bào (hoạt động NST nguyên phân, giảm phân, thụ tinh) diễn tế bào Nhờ thông tin di truyền truyền đạt qua hệ ổn định II NST Nhiễm sắc thể sở vật chất di truyền biến dị mức tế bào - Ở mức tế bào, thông tin di truyền tổ chức thành NST + Ở vi khuẩn, có NST chứa phân tử ADN trần, dạng vòng NST chứa đầy đủ thông tin giúp cho tế bào tồn phát triển Ngoài ra, số tế bào nhân sơ chứa phân tử ADN nhỏ, dạng vòng tế bào chất plasmit + Ở sinh vật nhân thực, NST nằm nhân tế bào có hình thái, số lượng cấu trúc đặc trưng cho loài Cấu trúc NST sinh vật nhân thực có mức xoắn khác nhau: Phân tử ADN + protein  đơn vị nuclêôxôm  sợi  sợi nhiễm sắc  crômatit - Cấu trúc xoắn giúp NST xếp gọn nhân tế bào giúp điều hoà hoạt động gen NST dễ dàng di chuyển trình phân bào - NST có chức khác như: lưu giữ, bảo quản truyền đạt thông tin di truyền, giúp tế bào phân chia vật chất di truyền cho tế bào điều hoà hoạt động gen - Bộ NST lưỡng bội (2n) tế bào xôma đơn bội (n) giao tử Bộ NST di truyền ổn định qua hệ tế bào nhờ có nguyên phân qua hệ thể nhờ kết hợp trình nguyên phân, giảm phân thụ tinh Tính đặc trưng NST - Mỗi loài sinh vật có NST đặc trưng số lượng, hình dạng, kích thước cấu trúc Ở loài giao phối, tế bào sinh dưỡng (tb xôma) mang NST lưỡng bội loài (2n), NST tồn thành cặp (gồm NST giống hình dạng, kích thước cấu trúc đặc trưng, gọi cặp NST tương đồng), đó, có nguồn gốc từ bố, có nguồn gốc từ mẹ Tế bào sinh dục (giao tử), số NST nửa số NST tế bào sinh dưỡng gọi NST đơn bội (n) Ví dụ: người 2n = 46; n = 23 chó 2n = 78; n = 39 bò 2n = 60; n = 30 lúa 2n = 24; n = 12 ngô 2n = 20; n = 10 Đậu Hà Lan 2n = 14; n = - Đặc trưng số lượng, thành phần, trình tự phân bố gen NST - Đặc trưng tập tính hoạt động NST: tái sinh, phân li, tổ hợp, trao đổi đoạn, đột biến số lượng, cấu trúc NST Đột biến NST a Đột biến cấu trúc NST - Đột biến cấu trúc NST biến đổi cấu trúc NST dẫn đến xếp lại gen, làm thay đổi hình dạng cấu trúc NST - Các dạng đột biến cấu trúc NST: đoạn, lặp đoạn, đảo đoạn chuyển đoạn - Cơ chế phát sinh đột biến: tác động tác nhân gây đột biến làm NST bị đứt gãy, ảnh hưởng tới trình tự nhân đôi NST trao đổi đoạn không tương ứng crômatit khác nguồn b Đột biến số lượng NST * Đột biến số lượng NST gồm dạng thể lệch bội thể đa bội - Thể lệch bội biến đổi số lượng NST, xảy hay số cặp NST tương đồng tế bào + Thể lệch bội thường có dạng: thể không, thể một, thể ba, thể bốn + Cơ chế phát sinh thể lệch bội không phân li hay số cặp NST tương đồng phân bào - 10 - - Tổ hợp tính trạng = x = 15 loại kiểu gen Bài 3: Ở người, D – da bình thường, d – bạch tạng, nằm NST thường M – mắt bình thường, m – mù màu, nằm NST X Bố mẹ bình thường tính trạng nên sinh gái bình thường; trai bạch tạng, mù màu a Xác định kiểu gen P b Người gái sau lấy chồng bình thường sinh trai bạch tạng mù màu Biện luận viết sơ đồ lai từ F1 đến F2? Đáp án: a Dd XMXm x Dd XMY; b Dd XMXm x Dd XMY Bài 4: Ở người, H – máu đông bình thường, h – máu khó đông; M – mắt bình thường, m – mù màu Một cặp vợ chồng chồng bình thường tính trạng trên, vợ mù màu sinh gái bình thường, trai bị mù màu máu khó đông Xác định kiểu gen cặp vợ chồng Đáp số: XHmXhm x XHMY Bài 5: Theo dõi biểu tính trạng thuận tay trái hay phải gia đình, người ta thu kết sau: bố thuận tay trái, mẹ thuận tay phải; họ sinh người gồm: trai thuận tay trái, trai gái thuận tay phải; người gái thuận tay phải lấy chồng thuận tay phải, sinh cháu trai thuận tay trái a Hãy lập sơ đồ phả hệ gia đình trên? b Giả thiết tính trạng cặp alen quy định, xác định mối liên hệ alen đặc điểm di truyền tính trạng này? Giải: a Lập sơ đồ phả hệ: Nam thuận tay phải Nữ thuận tay phải Nam thuận tay trái Nữ thuận tay trái b Mối quan hệ alen gen đặc điểm di truyền: - Mối quan hệ alen: tính trạng cặp gen alen quy định mà biểu loại kiểu hình  mối quan hệ alen trội lặn hoàn toàn - Đặc điểm di truyền: + Người gái thuận tay phải lấy chồng thuận tay phải, sinh cháu trai thuận tay trái  thuận tay trái tính trạng lặn, thuận tay phải tính trạng trội + Thế hệ có kiểu hình  kiểu gen mẹ dị hợp tử Bài 6: Ở gia đình bị bệnh tiểu đường di truyền insulin, người ta lập sơ đồ phả hệ sau: I Nam bình thường Nữ bình thường - 25 - II Nam bệnh III IV 2 3 4 5 6 Nữ bệnh Hãy cho biết: a Bệnh quy định alen trội (A) hay lặn (a)? Giải thích? b Bệnh có liên kết với giới tính hay không? Giải thích? c Kiểu gen tất cá thể xác định cách chắn từ sơ đồ trên? d Xác xuất bị bệnh của cặp vợ chồng III.2 III.3 bao nhiêu? Giải: a Bệnh alen lặn vì: cha mẹ bình thường mà bị bệnh có gián đoạn qua hệ, số cá thể mang bệnh nhiều so với số cá thể không mang bệnh b Bệnh không liên kết với giới tính nam lẫn nữ bị bệnh c Tất kiểu gen xác định cách chắn là: - I1 I2 Aa; II2, II6 II7 aa; III2 III3 Aa ; IV1 IV5 aa d Xác xuất bị bệnh của cặp vợ chồng III2 III3 : Aa x Aa → 1/4 aa (= 25%) Bài 7: I Nam bình thường Nữ bình thường II Nam bệnh III IV 1 2 3 4 Thai nhi Hãy cho biết: a Bệnh quy định alen trội (A) hay lặn (a)? Giải thích? b Gen nằm NST thường hay giới tính? Nêu giả thuyết để giải thích Xác định giả thuyết hợp lý hơn? c Dựa vào giả thuyết hợp lí hơn, xác định: - Kiểu gen III1 III2 - Xác xuất bị bệnh đứa trẻ sinh IV4 Giải: a Alen quy định bệnh alen lặn (a): - 26 - Lý do: - Cha mẹ bình thường sinh bị bệnh - Số cá thể bị bệnh có tỉ lệ so với không bị bệnh b Gen nằm NST thường hay giới tính * Giả thuyết 1: gen nằm NST thường: - Cả nam nữ bị bệnh - Cả nam nữ dị hợp tử mà không bị bệnh * Giả thuyết 2: gen nằm NST giới tính X: - Thường biểu nam giới, biểu nữ giới - Nữ mang gen bệnh trạng thái dị hợp tử truyền cho trai * Giả thuyết hợp lý gen nằm NST giới tính X, vì: - Theo sơ đồ, người bị bệnh nam - Hai người đàn ông II1 III1 người Xác xuất để người đàn ông ngẫu nhiên mang alen lặn trạng thái dị hợp tử - Trong di truyền liên kết với giới tính mẹ mang alen bệnh trạng thái dị hợp tử truyền cho trai Điều với sơ đồ phả hệ c Kiểu gen III1 III2, xác xuất bị bệnh IV4 - Kiểu gen III1 III2 XAXa XAY - Xác suất bị bệnh IV4: + Trường hợp trai: 50% bị bệnh + Trường hợp gái: 0% bị bệnh Bài 8: Sơ đồ phả hệ bên biểu diễn tính trạng máu khó đông gia đình Hãy xác định I di truyền tính trạng máu khó đông viết kiểu gen cá thể phả hệ Biết gen quy định tính trạng nằm NST giới tính X II III IV 10 PHẦN II: TIẾN HOÁ CHƯƠNG I: BẰNG CHỨNG VÀ CƠ CHẾ TIẾN HOÁ Bằng chứng tiến hoá a Bằng chứng giải phẫu so sánh - Cơ quan tương đồng quan loài khác chúng bắt nguồn từ quan loài tổ tiên, chúng thực chức khác - Cơ quan thoái hoá quan mà trước loài tổ tiên có chức quan trọng đó, không chức chức bị tiêu giảm  lại dấu vết - 27 - - Cơ quan tương tự quan thực chức không bắt nguồn từ nguồn gốc b Bằng chứng phôi sinh học - Nghiên cứu trình phát triển phôi nhiều loài động vật có vú cho thấy chúng có đặc điểm khác g.đoạn trưởng thành có g.đoạn phát triển phôi giống - Các loài gần họ hàng phát triển phôi giống c Bằng chứng địa lí sinh vật học - Những kết nghiên cứu phân bố loài diệt vong loài tồn cung cấp chứng cho thấy loài sinh vật bắt nguồn từ tổ tiên chung d Bằng chứng sinh học phân tử Phân tích trình tự axit amin loại prôtêin hay trình tự nuclêôtit gen loài khác xa  biết mối quan hệ họ hàng loài Cơ chế tiến hoá a Thuyết tiến hoá Đacuyn * Biến dị: Đacuyn người dùng khái niệm biến dị cá thể (gọi tắt biến dị) để phát sinh đặc điểm sai khác cá thể loài trình sinh sản - Ông nhận xét rằng: + Tác dụng trực tiếp ngoại cảnh hay tập quán hoạt động động vật gây biển đổi đồng loạt theo hướng xác định, tương ứng với điều kiện ngoại cảnh, có ý nghĩa chọn giống tiến hoá + Biến dị xuất trình sinh sản cá thể riêng lẻ theo hướng không xác định nguồn nguyên liệu chọn giống tiến hoá * Chọn lọc nhân tạo - Là trình xảy tác động người dựa biến dị nhân tạo hay biến dị có tự nhiên - Thực chất: tích lũy biến dị có lợi, loại bỏ ngững biến dị bất lợi cho người - Động lực: nhu cầu kinh tế thị hiếu khác người - Xảy qui mô hẹp, thời gian ngắn, hướng chọn lọc thay đổi thường xuyên - Kết quả: tạo thứ, nòi trồng, vật nuôi phạm vi loài, đa dạng phong phú tự nhiên * Chọn lọc tự nhiên - Nguyên liệu: biến dị cá thể xuất ngẫu nhiên điều kiện tự nhiên - Thực chất: trình tích lũy biến dị có lợi, đào thải biến dị có hại cho thân sinh vật - Động lực: trình đấu tranh sinh tồn, biểu mặt: Đấu tranh với điều kiện khí hậu thiên nhiên bất lợi, đấu tranh loài đấu tranh khác loài - CLTN xảy qui mô rộng lớn thời gian lịch sử lâu dài, trình phân li tính trạng dẫn tới hình thành nhiều loài từ vài dạng tổ tiên hoang dại ban đầu - Quá trình hình thành loài mới: loài hình thành qua nhiều dạng trung gian, tác dụng chọn lọc tự nhiên theo đường phân li tính trạng - CLTN tác động thông qua đặc tính biến dị di truyền nhân tố trình hình thành đặc điểm thích nghi thể sinh vật - Với thuyết CLTN, Đacuyn có thành công lớn: + Giải thích hình thành đặc điểm thích nghi tính tương đối đặc điểm thích nghi sinh vật + Thành công việc xây dựng luận điểm nguồn gốc thống loài, chứng minh toàn sinh giới ngày kết trình tiến hoá từ nguồn gốc chung - Tuy nhiên, hạn chế trình độ khoa học đương thời, Đacuyn chưa thể hiểu rõ nguyên nhân phát sinh biến dị chế di truyền biến dị b Thuyết tiến hoá tổng hợp - 28 - - Dựa tổng hợp thành tựu lý thuyết nhiều lĩnh vực phân loại học, cổ sinh vật học, di truyền học quần thể, sinh thái học quần thể, học thuyết sinh xây dựng nên thuyết tiến hóa tổng hợp bao gồm tiến hoá nhỏ với tiến hoá lớn - Tiến hoá nhỏ trình biến đổi cấu trúc di truyền quần thể (tần số alen tần số kiểu gen), chịu tác động nhân tố chủ yếu đột biến, giao phối chọn lọc tự nhiên → xuất cách li sinh sản so với quần thể gốc → xuất loài Quá trình tiến hoá nhỏ diễn phạm vi phân bố tương đối hẹp, thời gian lịch sử tương đối ngắn, nghiên cứu thực nghiệm Tiến hóa nhỏ chiếm vị trí trung tâm tiến hóa đại - Tiến hoá lớn trình hình thành nhóm phân loại loài chi, họ, bộ, lớp, ngành Quá trình diễn qui mô rộng lớn, qua thời gian địa chất dài Nghiên cứu hệ thống phân loại sinh vật nghiên cứu trình tiến hoá lớn nhằm xác định mối quan hệ họ hàng loài sinh vật c Các nhân tố tiến hoá - Nhân tố tiến hoá nhân tố làm thay đổi tần số alen thành phần kiểu gen quần thể - Chọn lọc tự nhiên, di nhập gen, yếu tố ngẫu nhiên đột biến nhân tố làm thay đổi tần số alen qua làm thay đổi thành phần kiểu gen quần thể - Giao phối không ngẫu nhiên nhân tố làm thay đổi thành phần kiểu gen mà không làm thay đổi tần số alen quần thể - CLTN nhân tố trực tiếp góp phần hình thành nên quần thể có đặc điểm thích nghi - CLTN nhân tố quy định chiều hướng nhịp độ tiến hoá sinh giới d Loài trình hình thành loài - Loài sinh học (loài giao phối) quần thể nhóm quần thể: + Có tính trạng chung hình thái, sinh lý, + Có khu phân bố xác định, + Các cá thể có khả giao phối với sinh đời có sức sống, có khả sinh sản cách li sinh sản với nhóm quần thể thuộc loài khác - Các tiêu chuẩn phân biệt loài: Tiêu chuẩn hình thái, Tiêu chuẩn địa lý – sinh thái, Tiêu chuẩn sinh lý – hoá sinh, Tiêu chuẩn di truyền - Các hình thức cách li sinh sản: + Cách li trước hợp tử: cách li nơi ở, cách li tập tính, cách li thời gian, cách li học, … + Cách li sau hợp tử: hợp tử bị chết, lai sống khả sinh sản, Các chế cách li cần thiết nhằm trì phân hoá tần số alen thành phần kiểu gen nhân tố tiến hoá tạo nên tạo nên loài - Loài hình thành nhờ cách li địa lí quần thể Sự cách li địa lí góp phần ngăn cản di nhập gen quần thể, tạo nên khác biệt vốn gen quần thể nhân tố tiến hoá tạo nên, khác biệt vốn gen tích luỹ đưa đến hình thành loài - Loài hình thành khu vực địa lí thông qua đột biến đa bội, lai xa kèm theo đa bội hoá thông qua chế cách li tập tính, cách li sinh thái - Chiều hướng tiến hoá: Ngày đa dạng, phong phú; Tổ chức ngày cao; Thích nghi ngày hợp lý (là hướng tiến hóa nhất) CHƯƠNG II: SỰ PHÁT SINH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA SỰ SỐNG TRÊN TRÁI ĐẤT Nguồn gốc sống Quan niệm đại xem phát sinh sống trình tiến hoá hợp chất cacbon, dẫn tới hình thành hệ tương tác đại phân tử prôtêin axit nuclêic có khả tự nhân đôi; tự đổi Quá trình gồm giai đoạn chính: - Tiến hoá hoá học: - 29 - + Được bắt đầu hình thành hợp chất hữu đơn giản axit amin, axit béo, đường đơn, nuclêôtit từ chất vô + Hình thành đại phân tử hữu từ hợp chất hữu đơn giản Làm xuất loại prôtêin, axit nuclêic, cacbohiđrat lipit - Tiến hoá tiền sinh học: + Các phân tử lipit đặc tính kị nước chúng tạo nên màng lipit bao bọc lấy đại phân tử khác Tập hợp đại phân tử hữu lớp màng lipit (các giọt côaxecva) có khả nhân đôi, chuyển hoá vật chất, sinh trưởng CLTN giữ lại hình thành nên tế bào sơ khai - Tiến hoá sinh học: Từ tế bào đầu tiên, với đặc tính biến dị di truyền nhân tố tiến hoá tạo giới sinh vật vô đa dạng phong phú ngày Sự tiến hoá sinh giới gắn chặt với điều kiện địa lí, địa chất Trái Đất Mỗi Trái Đất trải qua giai đoạn biến đổi lớn cấu tạo lớp vỏ đưa đến tuyệt chủng hàng loạt loài sinh vật sau lại giai đoạn bùng nổ xuất loài Hoá thạch vai trò hóa thạch - Hóa thạch: di tích sinh vật sống thời đại trước, để lại lớp đất đá vỏ trái đất - Vai trò: + Hóa thạch chứng trực tiếp để biết lịch sử phát sinh, phát triển sinh vật + Là dẫn liệu quý để nghiên cứu lịch sử vỏ trái đất - Phương pháp xác định tuổi đất hóa thạch: Nhờ phân tích đồng vị phóng xạ hóa thạch lớp đất đá chứa hóa thạch Đặc điểm Phương pháp dùng Uran phóng xạ Phương pháp dùng Cacbon phóng xạ Ng.tố phóng xạ Urani 238 (238U) Cacbon 14 (14C) Chu kì bán rã 4,5 tỉ năm 5730 năm Xác định tuổi lớp đất đá Xác định tuổi lớp đất đá Kết hóa thạch hàng triệu năm hóa thạch lên tới 75.000 năm Sinh vật đại địa chất: * Căn phân định thời gian địa chất: - Dựa vào biến cố lớn khí hậu, địa chất, - Dựa vào hóa thạch điển hình → lịch sử sống chia làm đại: Thái cổ, Nguyên sinh, Cổ sinh, Trung sinh, Tân sinh * Sinh vật đại địa chất: SGK - Thái cổ, Nguyên sinh: Trái Đất giai đoạn kiến tạo mạnh mẽ, có phân bố lại lục địa đại dương Núi lửa hoạt động, xuất sinh vật bậc thấp sống tập trung nước - Cổ sinh: Là đại chinh phục đất liền thực vật, động vật - Trung sinh: Là đại phồn thịnh Hạt trần Bò sát - Tân sinh: Là đại phồn thịnh thực vật hạt kín, sâu bọ, chim thú Đặc biệt xuất loài người Sự phát sinh loài người - Các giai đoạn tiến hoá hình thành loài người đại: Từ tổ tiên chung  Homo habilis (người khéo léo)  Homo erectus (người đứng thẳng)  Homo sapiens (người đại) + H habilis (người khéo léo): Sống khoảng 2,2 triệu năm 1,6 triệu năm trước Thức ăn quả, hạt, động vật nhỏ, Biết chế tạo công cụ đá + H erectus (người đứng thẳng): Hình thành cách khoảng 1,8 triệu năm tuyệt chủng cách khoảng 200.000 năm Biết chế tác công cụ đá sinh vật biết tạo sử dụng lửa - 30 - + H sapiens (người thông minh): nhánh tồn tại, phát triển Có đời sống xã hội phức tạp, tiếng nói phát triển, công cụ lao động đa dạng, phức tạp - Địa điểm phát sinh loài người: + Thuyết đơn nguồn: Loài người H.Sapiens hình thành từ loài H.erectus châu Phi sau phát tán sang châu lục khác + Thuyết đa vùng: Loài H.erectus di cư từ châu Phi sang châu lục khác từ nhiều nơi khác từ loài H.erectus tiến hóa thành H.Sapiens - Các nhân tố chi phối trình phát sinh loài người: + Lao động - Đặc điểm phân biệt người với động vật: biết chế tạo sử dụng công cụ lao động theo mục đích định đảm bảo sinh tồn phát triển, tự vệ, làm chủ thiên nhiên điểm phân biệt người với động vật + Các kiện quan trọng trình phát sinh loài người: Có kiện quan trọng: Bàn tay trở thành quan chế tạo công cụ lao động sản phẩm hoàn thiện lao động Sự phát triển tiếng nói có âm tiết Sự phát triển não hình thành ý thức, tư Nhờ có trí khôn, tổ tiên loài người phát triển vượt lên tất động vật khác Sự hình thành đời sống văn hoá làm cho loài người thoát khỏi đời sống bầy đàn chuyển sang đời sống xã hội - Vai trò nhân tố sinh học nhân tố xã hội: + Các nhân tố sinh học đóng vai trò chủ đạo giai đoạn vượn người hoá thạch Những biến đổi thể dạng vượn người hoá thạch kết tích luỹ đột biến biến dị tổ hợp tác dụng CLTN + Nhờ có tiến hóa văn hóa mà người nhanh chóng trở thành loài thống trị tự nhiên, có ảnh hưởng nhiều đến tiến hóa loài khác có khả điều chỉnh chiều hướng tiến hóa Phần III: SINH THÁI HỌC CHƯƠNG I: SINH THÁI HỌC CÁ THỂ Môi trường sống nhân tố sinh thái - Môi trường sống sinh vật: bao gồm tất yếu tố xung quanh sinh vật, có tác dụng trực tiếp, gián tiếp làm ảnh hưởng tới tồn tại, sinh trưởng, phát triển sinh vật - Các loại môi trường sống chủ yếu: - 31 - + Môi trường cạn (môi trường mặt đất lớp khí quyển) + Môi trường nước + Môi trường đất (môi trường đất) + Môi trường sinh vật (bao gồm tất sinh vật, kể người) - Nhân tố sinh thái: tất nhân tố môi trường có ảnh hưởng trực tiếp gián tiếp đến đời sống sinh vật - Các nhân tố sinh thái chia thành nhóm: + Nhóm nhân tố vô sinh: tất nhân tố vật lí hoá học môi trường xung quanh sinh vật + Nhóm nhân tố hữu sinh: gồm thể sống (động vật, thực vật, vi sinh vật) Các thể có ảnh hưởng trực tiếp gián tiếp tới thể sống khác xung quanh Con người nhân tố hữu sinh môi trường Con người làm cho môi trường phong phú, giàu có dễ làm cho chúng bị suy thoái Giới hạn sinh thái ổ sinh thái a Giới hạn sinh thái - Giới hạn sinh thái: khoảng giá trị xác định nhân tố sinh thái mà khoảng sinh vật tồn phát triển Mỗi loài sinh vật có giới hạn chịu đựng nhân tố sinh thái định Ngoài giới hạn sinh thái, sinh vật tồn - Tuỳ theo mức độ phù hợp nhân tố sinh thái hoạt động sống sinh vật mà người ta chia giới hạn sinh thái thành khoảng khác nhau: khoảng thuận lợi khoảng chống chịu b Ổ sinh thái - Ổ sinh thái loài “không gian sinh thái” mà tất nhân tố sinh thái môi trường nằm giới hạn sinh thái cho phép loài tồn phát triển lâu dài - Ổ sinh thái loài khác với nơi chúng Nơi nơi cư trú, ổ sinh thái biểu cách sống loài Sự thích nghi sinh vật với môi trường sống a Sự thích nghi sinh vật với ánh sáng - Sinh vật thích nghi với ánh sáng biểu qua đặc điểm sinh vật về: hình thái, giải phẫu, hoạt động sinh lí tập tính hoạt động - Sự thích nghi với ánh sáng nhóm ưa sáng nhóm ưa bóng: + Cây ưa sáng: mọc nơi quang đãng tầng tán rừng, chịu ánh sáng mạnh, có phiến dày, mô giậu phát triển, xếp nghiêng so với mặt đất nhờ mà tránh tia nắng chiếu thẳng vào bề mặt + Cây ưa bóng: mọc bóng khác, có phiến mỏng, mô giậu, nằm ngang so với mặt đất nhờ mà thu nhiều tia sáng tán xạ - Sự thích nghi với ánh sáng nhóm động vật thể qua đặc điểm: + Động vật có quan chuyên hoá thu nhận ánh sáng + Động vật có khả định hướng không gian nhận biết vật xung quanh + Có nhóm động vật ưa hoạt động ban ngày, nhóm ưa hoạt động ban đêm, bóng tối b Sự thích nghi sinh vật với nhiệt độ - Sự thích nghi sinh vật với nhiệt độ biểu qua đặc điểm: hình thái, giải phẫu, hoạt động sinh lí tập tính hoạt động sinh vật - Thích nghi hình thái biểu qua nguyên tắc: + Quy tắc Becman: Động vật nhiệt sống vùng ôn đới có kích thước thể lớn so với động vật loài sống vùng nhiệt đới ấm áp + Quy tắc Anlen: Động vật nhiệt sống vùng ôn đới có tai, đuôi chi thường bé tai, đuôi chi loài động vật tương tự sống vùng nhiệt đới Ý nghĩa hai quy tắc trên: động vật nhiệt sống nơi nhiệt độ thấp có tỉ số diện tích bề mặt thể (S) với thể tích thể (V) giảm (tỉ số S/V giảm), góp phần hạn chế toả nhiệt thể - Tổng nhiệt hữu hiệu (S) - 32 - + Mỗi loài sinh vật có yêu 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 công thức: = (T-C).D T: nhiệt độ môi trường D: thời gian phát triển C: nhiệt độ ngưỡng phát triển + C không đổi loài nên tổng nhiệt hữu hiệu nhau: S = (T1 – C).D1 = (T2 – C).D2 = (T3 – C).D3 Quần thể sinh vật a Quần thể: tập hợp cá thể loài, sinh sống khoảng không gian xác định, vào thời gian định, có khả sinh sản tạo thành hệ - Các giai đoạn chủ yếu trình hình thành quần thể sinh vật: phát tán Một số cá thể loài CLTN tác động → môi trường sống → sinh sản cá thể thích nghi → quần thể b Quan hệ cá thể quần thể sinh vật - Quan hệ hỗ trợ: mối quan hệ cá thể loài hỗ trợ lẫn hoạt động sống như: lấy thức ăn, chống lại kẻ thù, sinh sản + Ý nghĩa: đảm bảo cho quần thể thích nghi tốt với điều kiện môi trường khai thác nhiều nguồn sống + Quan hệ hỗ trợ mang lại lợi ích cho cá thể: Các cá thể khai thác tối ưu nguồn sống môi trường Các non bố mẹ chăm sóc tốt hơn, chống chọi với điều kiện bất lợi tự nhiên tự vệ tránh kẻ thù tốt Nhờ mà khả sống sót sinh sản cá thể tốt - Quan hệ cạnh tranh: mối quan hệ giành nguồn sống thức ăn, nơi ở, ánh sáng cá thể quần thể, đực tranh giành + Nhờ có cạnh tranh mà số lượng phân bố cá thể quần thể trì mức độ phù hợp, đảm bảo cho tồn phát triển + Cạnh tranh cá thể dẫn tới thắng cá thể khoẻ đào thải cá thể yếu, thúc đẩy trình chọn lọc tự nhiên c Các đặc trưng quần thể sinh vật - Tỉ lệ giới tính: tỉ lệ số lượng cá thể đực số lượng cá thể quần thể + Tỉ lệ giới tính quần thể chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố như: Tỉ lệ tử vong không đồng cá thể đực Điều kiện môi trường sống Đặc điểm sinh sản loài Đặc điểm sinh lí tập tính loài Điều kiện dinh dưỡng cá thể - Nhóm tuổi: Quần thể có cấu trúc tuổi đặc trưng Có dạng tháp tuổi: dạng phát triển, dạng ổn định dạng suy giảm + Người ta phân chia cấu trúc tuổi thành tuổi sinh lí, tuổi sinh thái tuổi quần thể: Tuổi sinh lí thời gian sống đạt tới cá thể quần thể Tuổi sinh thái thời gian sống thực tế cá thể Tuổi quần thể tuổi bình quân cá thể quần thể - Sự phân bố cá thể quần thể sinh vật: Có kiểu phân bố cá thể quần thể: + Phân bố theo nhóm: điều kiện sống phân bố không đồng môi trường, cá thể sống thành bầy đàn, trú đông Giúp cá thể hỗ trợ lẫn chống lại điều kiện bất lợi môi trường - 33 - + Phân bố đồng đều: điều kiện sống phân bố đồng môi trường, cá thể có cạnh tranh gay gắt Làm giảm mức độ cạnh tranh cá thể quần thể + Phân bố ngẫu nhiên: điều kiện sống phân bố đồng môi trường, cá thể cạnh tranh gay gắt Giúp sinh vật quần thể tận dụng nguồn sống tiềm tàng từ môi trường - Mật độ cá thể quần thể: số lượng sinh vật sống đơn vị diện tích hay thể tích quần thể Ảnh hưởng đến mức độ sử dụng nguồn sống môi trường, tới khả sinh sản tử vong cá thể: + Khi mật độ cá thể quần thể tăng cao, cá thể cạnh tranh gay gắt giành thức ăn, nơi dẫn tới tỉ lệ tử vong cao + Khi mật độ giảm, thức ăn dồi ngược lại, cá thể quần thể tăng cường hỗ trợ lẫn nhau, dẫn tới khả sinh sản cá thể quần thể tăng cao - Kích thước quần thể: số lượng cá thể (hoặc khối lượng, lượng tích luỹ cá thể) phân bố khoảng không gian quần thể + Kích thước tối thiểu: số lượng cá thể mà quần thể cần có để trì phát triển Nếu kích thước quần thể xuống mức tối thiểu, quần thể rơi vào trạng thái suy giảm dẫn tới diệt vong + Kích thước tối đa: giới hạn cuối số lượng mà quần thể đạt được, phù hợp với khả cung cấp nguồn sống môi trường Nếu kích thước lớn, cạnh tranh cá thể ô nhiễm, bệnh tật tăng cao, dẫn tới số cá thể di cư khỏi quần thể + Những yếu tố ảnh hưởng đến kích thước quần thể: yếu tố: Mức độ sinh sản, Mức độ tử vong, Xuất cư, Nhập cư - Tăng trưởng quần thể sinh vật + Đường cong tăng trưởng: Quần thể tăng trưởng theo tiềm sinh học điều kiện môi trường không bị giới hạn, đường cong tăng trưởng có hình chữ J Quần thể tăng trưởng điều kiện môi trường bị giới hạn, đường cong tăng trưởng có hình chữ S + Tăng trưởng quần thể thường bị giới hạn nguyên nhân: Điều kiện sống không hoàn toàn thuận lợi Hạn chế khả sinh sản loài Sự biến động số lượng cá thể xuất cư theo mùa - Tăng trưởng quần thể người + Dân số giới tăng trưởng suốt trình phát triển lịch sử + Dân số giới đat mức tăng trưởng cao nhờ: Những thành tựu to lớn phát triển kinh tế - xã hội Chất lượng sống người ngày cải thiện Mức độ tử vong giảm tuổi thọ ngày nâng cao + Tăng dân số nhanh phân bố dân cư không hợp lí nguyên nhân làm cho chất lượng môi trường giảm sút, ảnh hưởng tới chất lượng sống người - Biến động số lượng cá thể quần thể + Biến động theo chu kì: biến động xảy thay đổi có chu kì điều kiện môi trường + Biến động không theo chu kì: biến động mà số lượng cá thể quần thể tăng giảm cách đột ngột + Nguyên nhân gây biến động số lượng cá thể quần thể: Do thay đổi nhân tố sinh thái vô sinh (nhân tố không phụ thuộc mật độ quần thể) Do thay đổi nhân tố sinh thái hữu sinh (nhân tố phụ thuộc mật độ quần thể) + Cơ chế điều chỉnh số lượng cá thể quần thể: Quần thể có xu hướng tự điều chỉnh số lượng cá thể Trong môi trường thuận lợi, sinh sản tăng, tử vong giảm, nhập cư tăng, số lượng cá thể quần thể tăng Trong môi trường không thuận lợi (như quần thể thiếu nguồn sống, bệnh tật ), quần thể có cạnh tranh gay gắt cá thể, tử vong tăng, sinh sản giảm, số lượng cá thể quần thể giảm - 34 - + Trạng thái cân quần thể: trạng thái quần thể có số lượng cá thể ổn định phù hợp với khả cung cấp nguồn sống môi trường Đạt trạng thái cân quần thể có xu hướng tự điều chỉnh mật độ cá thể số lượng cá thể giảm xuống thấp tăng lên cao Bài tập: Bài 1: Trứng cá hồi bắt đầu phát triển O0C Nếu nhiệt độ nước tăng dần đến 20C sau 205 ngày trứng nở thành cá Xác định tổng nhiệt hữu hiệu cho phát triển từ trứng đến cá con? Nếu nhiệt độ nước 50C 100C phát triển từ trứng đến cá ngày? Nhận xét mối tương quan nhiệt độ thời gian phát triển trứng cá hồi? Giải: Tổng nhiệt hữu hiệu cho phát triển từ trứng đến cá con: Tổng nhiệt hữu hiệu xác định công thức: S = (T – C)D  S = (2 – 0)205 = 410 độ ngày Thời gian để trứng phát triển thành cá con: - Ở nhiệt độ 50C: D = S 410 S 410 = = 82 ngày; Ở nhiệt độ 100C: D = = = 41 ngày (T  C ) (5  0) (T  C ) (10  0) Nhận xét mối tương quan nhiệt độ thời gian phát triển trứng cá hồi: - Khi t0 mt tăng từ 20C – 50C (2,5 lần) thời gian phát triển giảm từ 205 ngày – 82 ngày (2,5 lần) - Khi t0mt tăng từ 50C – 100C (2 lần) thời gian phát triển giảm từ 82 ngày – 41 ngày (2 lần)  Trong phạm vi ngưỡng nhiệt phát triển t m.tr có mối tương quan nghịch với thời gian phát triển sinh vật Bài 2: Ở ruồi giấm, thời gian phát triển từ trứng đến ruồi trưởng thành 250C 10 ngày đêm, 180C 17 ngày đêm Xác định ngưỡng nhiệt phát triển ruồi giấm? Xác định tổng nhiệt hữu hiệu cho giai đoạn phát triển từ trứng đến ruồi trưởng thành? Xác định số hệ trung bình ruồi giấm năm? Giải: Ngưỡng nhiệt phát triển ruồi giấm: Từ công thức S = (T – C) D - Ở nhiệt độ 250C: S = (25 – C).10 - Ở nhiệt độ 180C: S = (18 – C).17 S số nên: (25 – C).10 = (18 – C).17  C = Ngưỡng nhiệt phát triển ruồi giấm 80C Tổng nhiệt hữu hiệu cho giai đoạn phát triển từ trứng đến ruồi trưởng thành: S = (25 – 8).10 = 170 độ ngày Số hệ trung bình ruồi giấm năm 365.(25  8) = 36,5 (Khoảng 36 hệ) 170 365.(18  8) - Ở nhiệt độ 180C: = 21,47 (Khoảng 21 hệ) 170 - Ở nhiệt độ 250C: Bài 3: Nghiên cứu thực nghiệm loài sâu bọ sống tỉnh A B Tổng nhiệt hữu hiệu chu kì sống (từ trứng đến thể trưởng thành) 250 độ ngày Ngưỡng nhiệt độ phát triển loài 13,50C Thời gian phát triển loài sâu tỉnh A 20 ngày, tỉnh B 41 ngày a Xác định nhiệt độ trung bình môi trường hai tỉnh A B? b Rút mối quan hệ nhiệt độ môi trường thời gian phát triển loài sâu bọ đó? Đáp án: a Tỉnh A: 260C ; tỉnh B: 19,60C b Nhiệt độ môi trường thời gian phát triển có mối trương quan nghịch - 35 - Bài 4: Bảng số liệu tổng nhiệt hữu hiệu cho giai đoạn sống hai loài sâu hại thực vật sau: Loài Trứng Sâu Nhộng Bướm Sâu khoang cổ 56 311 188 28,3 Sâu sòi 117,7 512,7 262,5 27 0 Cho biết ngưỡng nhiệt phát triển sâu khoang cổ 10 C, sâu sòi C Nhiệt độ trung bình ngày 23,60C Hãy tính sau năm: a Loài sâu khoang cổ phát triển hệ? b Loài sâu sòi phát triển hệ? Biết sâu sòi hóa nhộng ngủ đông từ tháng 11 đến tháng dương lịch, thời gian cường độ chuyển hóa thể ngường lại, xem không đáng kể Giải : a Số hệ sâu khoang cổ năm : - Tổng nhiệt hữu hiệu sâu khoang cổ hệ : 56 + 311 + 188 + 28,3 = 583,3 độ/ngày - Thời gian phát triển hệ sâu khoang cổ: D = S 583,3   42,88  43 ngày T  C 23,6  10 - Số hệ sâu khoang cổ năm : 365 : 43 = hệ b Số hệ sâu sòi năm : - Tổng nhiệt hữu hiệu sâu sòi hệ : 117 + 512,7 + 262,5 + 27 = 919,9 độ/ngày - Thời gian phát triển hệ sâu sòi: D = S 919,9   59,96  59 ngày T  C 23,6  - Số ngày hoạt động sâu sòi năm (trừ ngủ đông) = 365 – (4x30) = 245 ngày - Số hệ sâu sòi năm : 245 : 59 = hệ Bài : Sâu xám hại ngô có điểm gây chết giới hạn 9,60C, điểm gây chết giới hạn 420C, thời gian trung bình chu kỳ sống 43 ngày a Tính tổng nhiệt hữu hiệu số lứa sâu xám trung bình năm vùng Hà Nội, biết nhiệt độ trung bình năm vùng 23,60C b Tính số lứa sâu xám trung bình năm Bà Rịa – Vũng Tàu, biết nhiệt độ trung bình năm vùng 260C Đáp án : a S = 602 độ/ngày ; = 8,5 lứa b = 10 lứa CHƯƠNG II: QUẦN XÃ SINH VẬT Quần xã sinh vật a Định nghĩa: Quần xã sinh vật tập hợp quần thể sinh vật thuộc nhiều loài khác nhau, sống khoảng không gian thời gian định - Các sinh vật quần xã có mối quan hệ 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 b Một số đặc trưng quần xã - Đặc trưng thành phần loài: - 36 - + Quần xã đa dạng có số lượng loài số lượng cá thể loài lớn + Loài ưu thế: loài đóng vai trò quan trọng quần xã + Loài đặc trưng: loài có quần xã mà quần xã khác, loài có số lượng nhiều hẳn có vai trò quan trọng so với loài khác quần xã - Đặc trưng phân bố không gian: phân bố cá thể theo chiều thẳng đứng phân bố theo chiều ngang c Quan hệ loài quần xã sinh vật Quan hệ Cộng sinh Hợp tác Hội sinh Cạnh tranh Kí sinh Ức chế - cảm nhiễm Sinh vật ăn sinh vật khác Đặc điểm Hai loài có lợi sống chung thiết phải có nhau; tách riêng, hai có hại Hai loài có lợi sống chung không thiết phải có nhau; tách riêng, hai có hại Khi sống chung loài có lợi, loài lợi hại gì; tách riêng loài có hại loài không bị ảnh hưởng Các loài cạnh tranh nguồn sống, không gian sống Cả hai loài bị ảnh hưởng bất lợi, thường loài thắng loài khác bị hại nhiều Một loài sống nhờ thể loài khác, lấy chất nuôi sống thể từ loài Một loài sống bình thường, gây hại cho loài khác Hai loài sống chung với Một loài sử dụng loài khác làm thức ăn Bao gồm: động vật ăn động vật, động vật ăn thực vật d Hiện tượng khống chế sinh học: Hiện tượng số lượng cá thể loài bị khống chế mức định, mối quan hệ hỗ trợ đối kháng loài quần xã Diễn sinh thái - KN: Là trình biến đổi quần xã qua giai đoạn, tương ứng với thay đổi môi trường - Các loại diến thế: + Diễn nguyên sinh: diễn khởi đầu từ môi trường chưa có có sinh vật Kết hình thành quần xã tương đối ổn định + Diễn thứ sinh: diễn xuất môi trường có quần xã sinh vật sống, thay đổi tự nhiên hoạt động người Nếu điều kiện thuận lợi hình thành quần xã sinh vật tương đối ổn định, điều kiện không thuận lợi quần xã sinh vật bị suy thoái - Nguyên nhân diễn sinh thái: + Nguyên nhân bên ngoài: tác động mạnh mẻ ngoại cảnh người lên quần xã + Nguyên nhân bên trong: cạnh tranh gay gắt loài quần xã, nhóm loài ưu đóng vai trò quan trọng diễn - Tầm quan trọng việc nghiên cứu diễn sinh thái: + Giúp hiểu quy luật phát triển quần xã sinh vật + Chủ động xây dựng kế hoạch việc bảo vệ, khai thác phục hồi nguồn tài nguyên thiên nhiên + Có biện pháp khắc phục biến đổi bất lợi môi trường, sinh vật người CHƯƠNG III HỆ SINH THÁI, SINH QUYỂN VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG Hệ sinh thái - Khái niệm: + Hệ sinh thái bao gồm quần xã sinh vật sinh cảnh + Các sinh vật quần xã tác động lẫn đồng thời tác động qua lại với thành phần vô sinh sinh cảnh + Hệ sinh thái hệ thống sinh học hoàn chỉnh tương đối ổn định - Thành phần cấu trúc hệ sinh thái: - 37 - + Thành phần vô sinh (sinh cảnh): ánh sáng, khí hậu, đất, nước, xác sinh vật + Thành phần hữu sinh: sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ, sinh vật phân giải - Các kiểu hệ sinh thái: + Các hệ sinh thái tự nhiên: hệ sinh thái cạn (hệ sinh thái rừng, đồng cỏ, savan ), hệ sinh thái nước (hệ sinh thái nước mặn, hệ sinh thái nước ngọt) + Các hệ sinh thái nhân tạo: đồng ruộng, ao, hồ, rừng trồng, thành phố Trao đổi chất hệ sinh thái * Trao đổi chất quần xã: - Chuỗi thức ăn: dãy gồm nhiều loài có quan hệ dinh dưỡng với nhau, loài mắt xích, vừa có nguồn thức ăn mắt xích phía trước, vừa nguồn thức ăn mắt xích phía sau - Trong hệ sinh thái có loại chuỗi thức ăn: + Chuỗi thức ăn mở đầu sinh vật tự dưỡng  động vật ăn sinh vật tự dưỡng  loài động vật ăn động vật + Chuỗi thức ăn mở đầu sinh vật phân giải mùn bã hữu  động vật ăn sinh vật phân giải  loài động vật ăn động vật - Lưới thức ăn: Là tập hợp chuỗi thức ăn hệ sinh thái, có mắt xích chung - Bậc dinh dưỡng: Trong lưới thức ăn, tất loài có mức dinh dưỡng hợp thành bậc dinh dưỡng Gồm có bậc dinh dưỡng cấp (sinh vật sản xuất) bậc dinh dưỡng cấp 2, cuối bậc dinh dưỡng cấp cao - Tháp sinh thái: bao gồm nhiều hình chữ nhật xếp chồng lên nhau, có chiều cao nhau, chiều dài khác biểu thị độ lớn bậc dinh dưỡng Có loại tháp: số lượng, sinh khối lượng * Trao đổi chất quần xã với ngoại cảnh: - Chu trình sinh địa hoá chu trình trao đổi chất tự nhiên Gồm có thành phần: tổng hợp chất, tuần hoàn vật chất tự nhiên, phân giải lắng đọng phần vật chất (trong đất, nước) - Chu trình cacbon: Chu trình luân chuyển cacbon từ môi trường vào thể sinh vật từ sinh vật trở lại môi trường qua số đường Cacbon vào chu trình dạng cacbon điôxit (CO2) - Chu trình nitơ: Chu trình luân chuyển nitơ chia giai đoạn chính: + Các hợp chất đạm amôni, nitrit nitrat hình thành từ nitơ không khí đất qua đường vật lí, hoá học sinh học + Các hợp chất đạm amôni, nitrit nitrat sinh vật sản xuất hấp thụ luân chuyển qua lưới thức ăn, từ sinh vật sản xuất chuyển lên sinh vật tiêu thụ bậc cao Khi sinh vật chết, prôtêin xác sinh vật lại tiếp tục phân giải thành đạm môi trường + Vòng tuần hoàn khép kín qua hoạt động số vi khuẩn phản nitrat, vi khuẩn phân giải đạm đất, nước giải phóng nitơ không khí Một phần hợp chất nitơ không trao đổi liên tục theo vòng tuần hoàn kín mà lắng đọng trầm tích sâu môi trường đất, nước - Chu trình nước: nước mưa rơi xuống Trái Đất, chảy mặt đất, phần thấm xuống mạch nước ngầm, phần lớn tích luỹ đại dương, sông, hồ Nước mưa trở lại khí dạng nước thông qua hoạt động thát nước bốc nước mặt đất Sinh - Sinh gồm toàn sinh vật môi trường vô sinh trái đất, hoạt động hệ sinh thái lớn - Sinh chia thành nhiều khu sinh học khác nhau: + Các khu sinh học cạn: rừng nhiệt đới, savan, hoang mạc sa mạc, rừng rụng ôn đới, thảo nguyên, rừng gỗ Địa Trung Hải, rừng kim phương bắc, đồng rêu đới lạnh + Các khu sinh học nước ngọt: khu nước đứng (các đầm, ao, hồ ) khu nước chảy (các sông, suối) + Khu sinh học biển: chia theo chiều ngang gồm vùng ven bờ, vùng khơi chia theo chiều thẳng đứng gồm lớp nước mặt, lớp nước lớp nước (lớp nước đáy) Dòng lượng hệ sinh thái hiệu suất sinh thái - 38 - - Trong chu trình dinh dưỡng, lượng truyền từ bậc dinh dưỡng thấp lên bậc dinh dưỡng cao Càng lên bậc dinh dưỡng cao lượng giảm, phần bị thất thoát dần qua nhiều cách: + Năng lượng qua hô hấp + Năng lượng qua chất thải (qua phân, tiết, thức ăn thừa ) phận rơi rụng (lá rụng thực vật; lông rụng, lột xác động vật) - Năng lượng truyền theo chiều từ sinh vật sản xuất qua bậc dinh dưỡng tới môi trường - Hiệu suất sinh thái tỉ lệ % chuyển hoá lượng bậc dinh dưỡng hệ sinh thái Câu hỏi 1: Cho biết hệ sinh thái hồ, có sản lượng toàn phần SVSX 1113 kcal/m2/năm Hiệu suất sinh thái SVTT cấp 11,8%, SVTT cấp 12,3% a Xác định sản lượng sinh vật toàn phần SVTT cấp SVTT cấp b Giải thích tự nhiên chuỗi thức ăn thường có bậc dinh dưỡng Trả lời: Sản lượng sinh vật toàn phần: - Ở SVTT cấp 1: 1113 x 11,8% = 131 kcal/m2/năm - Ở SVTT cấp 2: 131 x 12,3% = 16 kcal/m2/năm Giải thích: - Qua ví dụ ta thấy: + Sự tiêu phí lượng qua bậc dinh dưỡng lớn + Số lượng sử dụng bậc dinh dưỡng nhỏ - Năng lượng giảm dần vận chuyển qua bậc dinh dưỡng mát chủ yếu qua hô hấp tiết Do vậy, tự nhiên chuỗi thức ăn thường có bậc dinh dưỡng Câu hỏi 2: Cho chuỗi thức ăn: Cỏ  Thỏ  Cáo  Hổ  vi khuẩn phân hủy Giả sử loài chuỗi thức ăn có hệ số: Dị hóa: Đồng hóa = 10% Hãy xác định lượng tích lũy sinh vật tiêu thụ cấp 1, cấp cấp loài nhận 10% số lượng từ mắt xích trước, cho biết sinh vật sản xuất tích lũy 1010 kcal Trả lời: - Ở SVTT cấp (Thỏ): 108 kcal; Ở SVTT cấp (Cáo): 106 kcal; Ở SVTT cấp (Hổ): 104 kcal Bài 3: Một hệ sinh thái nhận lượng mặt trời 106 kcal/m2/ngày Chỉ có 2,5% lượng dùng quang hợp Số lượng hô hấp 90% SVTT bậc sử dụng 25 kcal; SVTT bậc sử dụng 2,5 kcal; SVTT bậc sử dụng 0,5 kcal Xác định sản lượng SV toàn phần thực vật? Xác định sản lượng thực tế thực vật? Tính hiệu suất sinh thái? Đáp số: 2,5.104 kcal; 2,5.103 kcal Ở SVTT bậc 1: 1% ; Ở SVTT bậc 2: 10% ; Ở SVTT bậc 3: 20% Bài 3: Giả thiết quần xã sinh vật đồng cỏ có loài sinh vật sau: cào cào, thỏ, chim ăn sâu, rắn, sâu hại thực vật, cáo, ếch nhái, cú, VK phân hủy Có thể có chuỗi thức ăn quần xã nói trên? Vẽ sơ đồ lưới thức ăn quần xã Nếu mắt xích chim ăn sâu ếch nhái bị giảm số lượng dẫn đến hậu cho HST này? Tải tài liệu môn sinh học miễn phí: http://giasutamviet.wordpress.com/ - 39 - [...]... vấn di truyền y học  giảm sinh ra các trẻ tật nguyền - Sử dụng liệu pháp gen trong chữa trị các bệnh di truyền 7 Những vấn đề xã hội của di truyền học - Tác động xã hội của giải mã hệ gen người - Vấn đề phát sinh do công nghệ gen và công nghệ tế bào - Vấn đề di truyền khả năng trí tuệ của con người - Di truyền học với bệnh AIDS 8 Bài tập: Bài 1: Một cặp vợ chồng không biểu hiện bệnh mù màu Họ sinh. .. trúc di truyền: p2(AA) + 2pq(Aa) + q2(aa) = 1 2  2 pq  Quần thể đạt trạng thái cân bằng di truyền khi và chỉ khi: p q =     2  2 2 p 2 q 2 = 2 pq 2 5 Bài tập: Bài 1: Ở gà, cho biết các kiểu gen: AA – lông đen; Aa – lông đốm; aa – lông trắng Một quần thể gà có 410 con lông đen, 580 con lông đốm, 10 con lông trắng 1 Xác định tần số các alen và cấu trúc di truyền của quần thể? 2 Cấu trúc di truyền. .. chung - Tuy nhiên, do sự hạn chế của trình độ khoa học đương thời, Đacuyn chưa thể hiểu rõ về nguyên nhân phát sinh biến dị và cơ chế di truyền các biến dị b Thuyết tiến hoá tổng hợp - 28 - - Dựa trên sự tổng hợp các thành tựu lý thuyết trong nhiều lĩnh vực như phân loại học, cổ sinh vật học, di truyền học quần thể, sinh thái học quần thể, học thuyết về sinh quyển đã xây dựng nên thuyết tiến hóa tổng... do gen trong tế bào chất quy định được gọi là di truyền ngoài NST Sự di truyền này không tuân theo các quy luật di truyền NST Sự di truyền các tính trạng do gen trong tế bào chất quy định được gọi là di truyền ngoài NST 6 Di truyền liên kết với giới tính - NST giới tính là những NST đặc biệt, khác nhau giữa giới đực và giới cái Trong các NST giới tính không chỉ có các gen quy định giới tính mà còn có... hoại 5 Di truyền ngoài nhân - Là sự di truyền các tính trạng mà các gen xác định chúng nằm trong các bào quan của tế bào như ti thể, lạp thể - Lai thuận và lai nghịch trong di truyền tế bào chất cho kết quả khác nhau, trong đó con lai thường mang tính trạng của mẹ Trong sự di truyền này, vai trò chủ yếu thuộc về giao tử cái, do vậy di truyền tế bào chất thuộc dạng di truyền theo dòng mẹ - Sự di truyền. .. ngoài cơ thể XX x XY → 1XX : 1XY; XX x XO → 1XX : 1XO 7 Di truyền liên kết giới tính Gen lặn nằm trên X do bố truyền qua con gái và biểu hiện ở cháu trai Ví dụ sự di truyền màu mắt ruồi giấm di truyền bệnh mù màu, máu khó đông ở người P: XWXW (m.đỏ) x XwY (m.trắng) → F1: XWXw (m.đỏ) x XWY (m.đỏ) ↓ W W F2: 1 X X : 1 XWXw : 1 XWY : 1Xw Y Kiểu hình (2): 3 đỏ : 1 trắng - Gen trên Y, di truyền theo cơ chế di. .. định luật di truyền: + Định luật di truyền gen nhân và gen tế bào chất Khi lai thuận nghịch về một tính trạng, kết quả đời con không đổi thì đó là di truyền gen nhân Nếu đời con thay đổi phụ thuộc vào phía mẹ, thì đó là di truyền gen tế bào chất: + Định luật di truyền liên kết và hoán vị gen: Khi lai thuận nghịch mà kết quả đời con thay đổi về tỉ lệ phân li kiểu gen, kiểu hình khác tỷ lệ di truyền độc... thái, Tiêu chuẩn địa lý – sinh thái, Tiêu chuẩn sinh lý – hoá sinh, Tiêu chuẩn di truyền - Các hình thức cách li sinh sản: + Cách li trước hợp tử: cách li nơi ở, cách li tập tính, cách li thời gian, cách li cơ học, … + Cách li sau hợp tử: hợp tử bị chết, con lai sống nhưng không có khả năng sinh sản, Các cơ chế cách li là cần thi t nhằm duy trì sự phân hoá về tần số alen và thành phần kiểu gen do các nhân... được những đặc tính di truyền riêng biệt - Thuận lợi trong công tác chọn giống 3 Di truyền liên kết gen không hoàn toàn: - Sự trao đổi chéo những đoạn tương ứng của cặp NST tương đồng trong phát sinh giao tử đưa đến sự hoán vị của các gen tương ứng, đã tổ hợp lại các gen không alen trên NST Do đó làm xuất hiện biến dị tổ hợp, tạo ra nhóm gen liên kết quý, là cơ sở để lập bản đồ di truyền - Tần số hoán... là di truyền liên kết và hoán vị gen: + Định luật di truyền gen liên kết trên NST giới tính X 3 Lai phân tích - Khái niệm: Là phép lai lấy cơ thể cần kiểm tra kiểu gen lai với cơ thể mang tính trạng lặn Nếu đời con không phân tính thì cơ thể đưa kiểm tra là thuần chủng, nếu đời con phân tính thì cơ thể đưa kiểm tra là không thuần chủng - Lai phân tích được sử dụng để phát hiện ra các định luật di truyền: