Tổng hợp các lý thuyết Sinh học lớp 12

Nội dung text: Tổng hợp các lý thuyết Sinh học lớp 12

1. GEN, MÃ DI TRUYỀN VÀ QUÁ TRÌNH NHÂN ĐƠI ADN I. Gen 1. Khái niệm - Gen là một đoạn ADN mang thơng tin mã hố cho một chuỗi pơlipeptit hay một phân tử ARN. - Vd: Gen Hb mã hố chuỗi pơlipeptit , gen tARN mã hố cho phân tử tARN. 2. Cấu trúc chung của gen cấu trúc (gen mã hĩa chuỗi Polipepetit) Gen cấu trúc mã hố prơtêin gồm 3 vùng trình tự nuclêơtit: Nhận biết và liên kết ARN polimeraza → khởi động phiên mã Vùng điều hịa Chứa trình tự Nucleotit điều hịa quá trình phiên mã SV nhân sơ: gen khơng phân Gen cấu trúc mảnh (chỉ cĩ exon) Vùng mã hĩa (gen mã hĩa protein) SV nhân thực: gen phân mảnh (đoạn exon xen kẽ đoạn intron) Mang tín hiệu kết thúc: Vùng kết thúc UAA, UAG, UGA Mạch gốc 3’ OH 5’P Vùng điều hịa Vùng mã hĩa Vùng kết thúc Mạch bổ sung 5’P 3’OH Nhớ nhanh mạch gốc: 3 ơng đào một khúc 5 phân 3’ OH điều hịa mã hĩa kết thúc 5’ P
2. II. Mã di truyền 1. Khái niệm - Mã di truyền là trình tự sắp xếp các nuclêơtit trong gen (mạch gốc) quy định trình tự sắp xếp các axit amin trong prơtêin. Cần nhớ Mã di truyền là mã bộ ba Với 4 loại Nu → cĩ 43 = 64 bộ ba (61 bộ ba mã hĩa a.amin; 3 bộ ba kết thúc khơng mã hĩa a.min:UAA, UAG, UGA) 2. Đặc điểm (1) Mã di truyền được đọc từ một điểm theo chiều 3’ → 5’, theo từng bộ ba, khơng gối lên nhau. (2) Mã di truyền cĩ tính phổ biến (tất cả các lồi cĩ chung một bộ mã di truyền, trừ một vài ngoại lệ) (3) Mã di truyền cĩ tính đặc hiệu: 1 bộ ba mã hĩa 1 a.amin (4) Mã di truyền cĩ tính thối hố: 1 aa. được mã hĩa từ nhiều bộ ba khác nhau.
3. QUÁ TRÌNH NHÂN ĐƠI ADN Nhân đơi ADN Sơ lược: - Thời điểm: Quá trình nhân đơi ADN tại pha S của kì trung gian. - Địa điểm: Nhân tế bào (TB nhân thực); vùng nhân (TB nhân sơ) - Mục đích nhân đơi ADN tạo nên 2 phân tử ADN để chuẩn bị bước vào quá trình nguyên phân tạo sẽ chia đều cho 2 tế bào con. - Chiều tổng hợp: 5’ – 3’ Diễn biến (1) Bước 1:(Tháo xoắn phân tử ADN) -Nhờ các enzim tháo xoắn, 2 mạch phân tử ADN tách nhau dần → chạc hình chữ Y và lộ 2 mạch khuơn. (2) Bước 2:(Tổng hợp các mạch ADN mới) - Enzim ADN polimeraza tổng hợp 2 mạch mới nhờ 2 mạch khuơn theo nguyên tắc bổ sung (A – T; G – X): + Mạch tổng hợp liên tục: Cĩ mạch khuơn là chiều 3’ 5’ + Mạch tổng hợp ngắt quãng: Cĩ mạch khuơn là chiều 5’ 3’. Chúng tổng hợp theo từng đoạn( Okazaki) rồi được nối lại với nhau. (3) Bước 3:( 2 phân tử ADN được tạo thành) - Mỗi phân tử ADN mới gồm 2 mạch: + 1 mạch của phân tử ADN ban đầu( bán bảo tồn) + 1 mạch mới được tổng hợp.
4. PHIÊN MÃ VÀ DỊCH MÃ Phiên mã 1. Cấu trúc và chức năng của các loại ARN: (1) ARN thơng tin (mARN): Mạch thẳng, làm khuơn cho quá trình dịch mã (2) ARN vận chuyển (tARN): Mỗi phân tử tARN đều cĩ 1 bộ ba đối mã (anticơdon) và 1 đầu để liên kết với axit amin tương ứng. Vận chuyển axit amin tới ribơxơm để tham gia tổng hợp chuỗi pơlipeptit. (3) ARN ribơxơm( rARN): Là thành phần kết hợp với prơtêin tạo nên ribơxơm. 2. Cơ chế phiên mã: (Tổng hợp ARN ) - Phiên mã là quá trình tổng hợp ARN trên mạch khuơn ADN. Diễn biến (1) ARN polimeraza bám vào vùng điều hịa làm gen tháo xoắn lộ mạch gốc cĩ chiều 3’ - 5’ bắt đầu phiên mã. ARN polimeraza trượt trên mạch gốc theo chiều 3’=>5’. (2) mARN được tổng hợp theo chiều 5’- 3’, mỗi nu trên mạch gốc liên kết với nu tự do theo nguyên tắc bổ sung A-U, G- X, T-A, X-G (vùng nào trên gen được phiên mã song thì sẽ đĩng xoắn ngay). (3) Khi ARN polimeraza gặp tín hiệu kết thúc thì dừng phiên mã. Một phân tử mARN được giải phĩng. * Lưu ý: Ở sinh vật nhân thực mARN sau khi tổng hợp sẽ cắt bỏ các đoạn Intron, nối các đoạn Exon tạo thành mARN trưởng thành sẵn sằng tham gia dịch mã. * Kết quả: Tạo nên phân tử mARN mang thơng tin di truyền từ gen tới ribơxơm để làm khuơn trong tổng hợp prơtêin. Dịch mã 1. Hoạt hố axit amin: - Nhờ các enzim đặc hiệu và ATP mỗi axit amin được hoạt hố và gắn với tARN tương ứng tạo axit amin- tARN( aa- tARN). 2. Tổng hợp chuỗi pơlipeptit: - Ribơxơm gắn với mã mở đầu AUG và Met-tARN (anticơdon UAX) bổ sung chính xác với cơdon mở đầu. - Các aa-tARN vận chuyển axit amin tới, anticơdon của tARN bổ sung với cơdon trên mARN. Enzim xúc tác hình thành liên kết peptit giữa 2 axit amin. - Ribơxơm dịch chuyển đến cơdon tiếp và cứ tiếp tục như vậy cho đến khi tiếp xúc với mã kết thúc (khơng cĩ axit amin vào Riboxom) thì dừng dịch mã hồn tất. Một chuỗi
5. Polipeptit được hình thành. - Nhờ enzim đặc hiệu axit amin đầu tiên (Met) được cắt khỏi chuỗi tạo thành chuỗi polipeptit hồn chỉnh. Sau đĩ hình thành các cấu trúc bậc cao thực hiện chức năng sinh học của Protein. - Một nhĩm ribơxơm (pơlixơm) gắn với mỗi mARN giúp tăng hiệu suất tổng hợp prơtêin. ĐIỀU HỒ HOẠT ĐỘNG GEN 1. Khái niệm - Điều hồ hoạt động của gen là điều hồ lượng sản phẩm của gen được tạo trong tế bào đảm bảo cho hoạt động sống của tế bào phù hợp với điều kiện mơi trường cũng như sự phát triển bình thường của cơ thể. Điều hịa hoạt động gen cĩ thể ở mức độ phiên mã, dịch mã, sau phiên mã. -Ở sinh vật nhân sơ điều hồ hoạt động gen chủ yếu ở mức độ phiên mã. 2. Cấu trúc của opêron Lac ở E.Coli Opêron là các gen cấu trúc liên quan về chức năng được phân bố liền nhau và cĩ chung cơ chế điều hịa hoạt động. Cấu trúc Ơperon Lac: Z,Y,A: Là các gen cấu trúc mã hĩa cho các enzim phân giải Lactozo. O: Vùng vận hành là trình tự nu đặc biệt để protein ức chế liên kết ngăn cản phiên mã. P: Vùng khởi động cĩ trình tự nu để ARN polimeraza liên kết và khởi động quá trình phiên mã. Gen điều hịa khơng nằm trong Operon nhưng cĩ vai trị điều hịa hoạt động Operon. 3. Cơ chế điều hồ Hoạt động của ơpêron Lac: Khi mơi trường khơng cĩ lactơzơ: gen điều hồ tổng hợp prơtêin ức chế. Prơtêin ức chế gắn vào vùng vận hành (O) các gen cấu trúc khơng phiên mã. Khi mơi trường cĩ lactơzơ: Lactơzơ là chất cảm ứng gắn với prơtêin ức chế prơtêin ức chế bị biến đổi khơng gắn được vào vùng vận hành. ARN polimeraza liên kết với vùng khởi động tiến hành phiên mã mARN của Z, Y, A được tổng hơp và dịch mã tạo các enzim phân hủy Lactozo. Khi Lactozo cạn kiệt thì protein ức chế lại liên kết với vùng (O) quá trình phiên mã dừng lại.
6. ĐỘT BIẾN GEN I. Khái niệm và các dạng đột biến gen 1. Khái niệm - Đột biến gen là những biến đổi trong cấu trúc của gen, liên quan đến một cặp nuclêơtit (đột biến điểm) làm thay đổi trình tự nu tạo ra alen mới. - Tất cả các gen cĩ thể bị đột biến với tần số thấp (10-6 – 10-4) - Thể đột biến là cá thể mang gen đột biến đã biểu hiện ra kiểu hình 2. Các dạng đột biến gen (1) Đột biến thay thế một cặp nuclêơtit (2) Đột biến thêm hoặc mất một cặp nuclêơtit: Mã di truyền bi đọc sai kể từ vị trí xảy ra đột biến → thay đổi trình tự axit amin → thay đổi chức năng protein. II. Nguyên nhân - Bên ngồi: do tác nhân vật lý (tia phĩng xạ, tia tử ngoại ), hố học (các hố chất 5BU, NMS ) hay sinh học(1 số virut ). - Bên trong: do rối loạn các quá trình sinh lí hĩa sinh trong tế bào. III. Cơ chế phát sinh đột biến gen (1)Sự kết cặp khơng đúng trong nhân đơi ADN - Trong quá trình nhân đơi, sự kết cặp khơng theo nguyên tắc bổ sung → phát sinh đột biến gen. Ví dụ: G* (dạng hiếm) kết hợp T: Tạo đột biến G – X thành A - T (2) Tác động của các tác nhân gây đột biến - Tia tử ngoại (UV): làm 2 bazơ Timin trên cùng 1 mạch liên kết với nhau đột biến. - 5-brơmua uraxin ( 5BU) gây đột biến thay thế cặp A-T bằng G-X A – T → A - 5BU → G – 5BU → G - X - Virut viêm gan B, virut hecpet đột biến. IV. Hậu quả (1) Đột biến gen cĩ thể cĩ hại, cĩ lợi, vơ hại. (2) Phần lớn đột biến điểm thường vơ hại (trung tính) (3) Tính cĩ hại của đột biến phụ thuộc mơi trường, tổ hợp gen. V. Vai trị và ý nghĩa của đột biến gen 1. Đối với tiến hố - Đột biến gen làm xuất hiện các alen mới tạo ra biến dị di truyền phong phú là nguồn nguyên liệu cho tiến hố. 2. Đối với thực tiễn - Cung cấp nguyên liệu cho quá trình tạo giống và trong nghiên cứu di truyền.
7. NHIỄM SẮC THỂ VÀ ĐỘT BIẾN CẤU TRƯC NHIỄM SẮC THỂ I. Cấu trúc siêu hiển vi của nhiễm sắc thể ❖ Hình thái: chứa 3 trình tự nucleotit đặc biệt (1) Tâm động: vị trí liên kết với thoi phân bào (2) Trình tự đầu mút: bảo vệ NST, giúp các NST khơng dính vào nhau. (3) Trình tự khởi đầu tái bản: trình tự tại đĩ ADN bắt đầu nhân đơi ❖ Cấu trúc hiển vi Đoạn ADN (146 cặp Nu) + 8 protein Histon → Nucleoxom → Sợi cơ bản (đk 11nm) → Sợi chất nhiễm sắc (đk 30nm) → Sợi siêu xoắn (300nm) → Cromatic (đk 700nm) II. Đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể Đột biến cấu trúc NST là những biến đổi trong cấu trúc NST, bản chất là sự sắp xếp lại các gen trên NST. 1. Mất đoạn - NST bị mất 1 đoạn làm giảm số lượng gen trên NST thường gây chết. Ví dụ: Mất đoạn NST số 5 gây hội chứng mèo kêu - Ưng dụng: loại khỏi NST những gen khơng mong muốn ở 1 số giống cây trồng. 2. Lặp đoạn - Một đoạn NST được lặp lại một hay nhiều lần tăng số lượng gen trên NST. - Làm tăng hoặc giảm cường độ biểu hiện của tính trạng (cĩ lợi hoặc cĩ hại). Ví dụ: Lúa Đại mạch đột biến lặp đoạn → tăng hoạt tính enzim amilaza. 3. Đảo đoạn: - Một đoạn NST bị đứt ra rồi đảo ngược 1800 và nối lại làm thay đổi trình tự gen trên NST làm ảnh hưởng đến hoạt động của gen. Ví dụ: ở muỗi, đột biến đảo đoạn lặp lại nhiều lần → tạo nên lồi mới. 4. Chuyển đoạn: - Sự trao đổi đoạn NST xảy ra giữa các NST khơng tương đồng (Chú thích hình bên) thay đổi kích thước, cấu trúc gen, nhĩm gen liên kết giảm khả năng sinh sản. Ví dụ: ở người, đột biến chuyển đoạn giữa NST số 22 và NST số 9 → NST 22 ngắn hơn → ung thư máu ác tính.
8. ĐỘT BIẾN SỐ LƯỢNG NHIỄM SẮC THỂ Khái niệm: Đột biến số lượng NST là sự thay đổi số lượng NST trong tế bào. Gồm 2 loại: đột biến lệch bội ( dị bội ), đột biến đa bội I. Đột biến lệch bội 1. Khái niệm: Đột biến dị bội làm thay đổi số lượng NST ở 1 hay 1 số cặp tương đồng. 2. Phân loại -Thể mộ (2n-1): 1 cặp NST mất 1 NST - Bộ NST lưỡng bội: tồn tại từng cặp gồm 2 chiếc cĩ hình Thể khơng (2n -2) : 1 cặp NST mất 2 NST dạng tương đối giống nhau: 1 chiếc của bố và 1 chiếc của mẹ. -Thể ba (2n +1): 1 cặp NST thêm 1 NST - Ví dụ: 2n = 8, cĩ 8 NST tồn tại Thể bốn (2n +4): 1 cặp NST thêm 2 NST thành 4 cặp (mỗi cặp được gọi là cặp NST tương đồng) 3. Cơ chế phát sinh a) Trong giảm phân - Do sự phân ly NST khơng bình thường ở 1 hay 1 số cặp kết quả tạo ra các giao tử thiếu, thừa NST (n -1; n + 1 giao tử lệch nhiễm). - Các giao tử này kết hợp với giao tử bình thường thể lệch bội. b) Trong nguyên phân - Trong nguyên phân một số cặp NST phân ly khơng bình thường hình thành tế bào lệch bội. Tế bào lệch bội tiếp tục nguyên phân 1 phần cơ thể cĩ các tế bào bị lệch bội thể khảm. 3. Hậu quả: tử vong, giảm sức sống, giảm khả năng sinh sản 4. Ý nghĩa Đột biến lệch bội cung cấp nguyên liệu cho tiến hố và chọn giống. II. Đột biến đa bội 1. Khái niệm - Là dạng đột biến làm tăng 1 số nguyên lần bộ NST đơn bội của lồi và lớn hơn 2n - Phân loại: • Theo bộ NST: đa bội lẻ (3n, 5n, 7n ); đa bội chẵn (4n, 6n, 8n, ) • Theo nguồn gốc: tự đa bội (sự gia tăng số bộ NST từ 1 lồi); dị đa bội sự gia tăng số bộ NST từ 2 lồi khác nhau) 2. Cơ chế phát sinh Tự đa bội - Dạng 3n là do sự kết hợp giữa giao tử n với giao tử 2n (giao tử lưỡng bội). - Dạng 4n là do sự kết hợp giữa 2 giao tử 2n hoặc trong lần nguyên phân đầu tiên của hợp tử tất cả các cặp NST khơng phân ly. Dị đa bội - Do hiện tượng lai xa và đa bội hố.
9. 3. Hậu quả và vai trị của đột biến đa bội - Tế bào đa bội thường cĩ số lượng ADN tăng gấp bội tế bào to, cơ quan sinh dưỡng lớn, sinh trưởng phát triển mạnh khả năng chống chịu tốt. . . - Đột biến đa bội đĩng vai trị quan trọng trong tiến hố (hình thành lồi mới) và trong trồng trọt (tạo cây trồng năng suất cao. . . ) 9
10. TÍNH QUY LUẬT CỦA HIỆN TƯỢNG DI TRUYỀN QUY LUẬT MENĐEN: QUY LUẬT PHÂN LY I. Phương pháp nghiên cứu di truyền học của Menđen 1. Phương pháp lai - Bước 1: Tạo các dịng thuần chủng về từng tính trạng. - Bước 2: Lai các dịng thuần chủng khác biệt nhau bởi 1 hoặc nhiều tính trạng rồi phân tích kết quả lai ở đời F1, F2, F3. - Bước 3: Sử dụng tốn xác suất phân tích kết quả lai → giả thuyết, giải thích, kết quả. - Bước 4: Chứng minh giả thuyết bằng phép lai phân tích. 2. Phương pháp phân tích con lai của Menđen - Tỷ lệ phân ly ở F2 xấp xỉ 3:1. - Cho các cây F2 tự thụ phấn rồi phân tích tỷ lệ phân ly ở F3 Menđen thấy tỷ lệ 3: 1 ở F2 thực chất là tỷ lệ 1:2:1 II. Hình thành học thuyết khoa học 1. Giả thuyết của Menđen - Mỗi tính trạng đều do 1 cặp nhân tố di truyền quy định và trong tế bào các nhân tố di truyền khơng hồ trộn vào nhau. - Giao tử chỉ chứa 1 trong 2 thành viên của cặp nhân tố di truyền. - Khi thụ tinh các giao tử kết hợp với nhau 1 cách ngẫu nhiên 2. Chứnh minh giả thuyết - Mỗi giao tử chỉ chứa 1 trong 2 thành viên của cặp nhân tố di truyền do đĩ sẽ hình thành 2 loại giao tử và mỗi loại chiếm 50% ( 0,5) - Xác suất đồng trội là 0,5 x 0,5=0,25 (1/4) - Xác suất dị hợp tử là 0,25+ 0,25=0,5 (2/4) - Xác suất đồng lặn là 0,5X 0,5=0,25 (1/4) 3. Quy luật phân ly - Mỗi tính trạng do 1 cặp alen quy định : 1 cĩ nguồn gốc từ bố, 1 cĩ nguồn gốc từ mẹ. - Các alen của bố và mẹ tồn tại trong tế bào cơ thể con 1 cách riêng rẽ khơng hồ trộn vào nhau. - Khi hình thành giao tử các alen phân ly đồng đều về các giao tử cho ra 50% giao tử chứa alen này và 50% giao tử chứa alen kia. III. Cơ sở tế bào học của quy luật phân ly: 1. Quan niệm sau Menđen -Trong tế bào sinh dưỡng các gen và NST luơn tồn tại thành từng cặp. -Khi giảm phân tạo giao tử mỗi alen, NST cũng phân ly đồng đều về các giao tử. 2. Quan niệm hiện đại - Mỗi gen chiếm 1 vị trí xác định trên NST được gọi là locut. - Một gen cĩ thể tồn tại ở các trạng thái khác nhau và mỗi trạng thái đĩ gọi là alen. 10
11. QUY LUẬT MENĐEN: QUY LUẬT PHÂN LY ĐỘC LẬP I. Thí nghiệm lai hai tính trạng 1. Thí nghiệm Ptc Hạt vàng, trơn X Hạt xanh, nhăn F1 100% cây cho hạt vàng trơn F2 315 hạt vàng, trơn 108 hạt vàng nhăn 101 hạt xanh, trơn 32 hạt xanh nhăn 2. Giải thích ❖ Xét tính trạng màu hạt Xét chung 2 tính trạng Vàng : xanh = (315 + 108) : (101 + 32) = 3 : 1 → Hạt vàng trội (A), hạt xanh lặn (a) F2 với tỉ lệ : 9 : 3 : 3 : 1 = (3 :1) x (3 :1) (F2 cĩ 4 tổ hợp = 2 giao tử ♂ x 2 giao tử ♀) F2: 16 tổ hợp = 4 gt ♂ x4gt ♀ KG (F1) : Aa x Aa KG (F1) : AaBb x AaBb ❖ KG (P) : AABB X aabb Xét tính trạng hình dạng hạt Trơn : nhăn = (315 + 101) : (108 + 32) = 3 :1 (F2 cĩ 4 tổ hợp = 2 giao tử ♂ x 2 giao tử ♀) → Hạt trơn trội (B), hạt nhăn lặn (b) Nhận xét KG (F1) : Bb x Bb Cặp nhân tố (alen A, a) quy định tính trạng màu hạt phân li độc Sơ đồ lai : lập với cặp nhâ tố (alen B, b) quy định tính trạng hình dạng hạt trong Ptc: Hạt vàng, trơn x Hạt xanh, nhăn quá trình hình thành giao tử. AABB aabb F1: 100% vàng, trơn AaBb F1 tự thụ phấn: AaBb x AaBb F2: 1AABB 2AaBB 9 A-B- (vàng, trơn ) Cần nhớ: 2AABb 4AaBb P: AaBb x AaBb F1: 9A_B_: 3A_bb; 3 aaB_; 1 aabb 1AAbb 3 A-bb (vàng, nhăn 2Aabb 1aaBB 3 aaB- (xanh, trơn) 2aaBb 1aabb 1 aabb (xanh, nhăn)
12. II. Cơ sở tế bào học Trường hợp 1: AB AABB AaBb → AaaaBBbb AB ab aabb Kết luận ab KG AaBb qua giảm phân + TH 1cho 2 loại giao tử: AB và ab Nhân đơi NST GP1 GP2 + TH 2 cho 2 loại giao tử: Ab và aB Xét 2 trường hợp, KG AaBb cho 4 loại giao tử: AB, Ab, aB, ab Trường hợp 2: Ab AAbb AaBb → AaaaBBbb Ab aB aaBB aB III. Ý nghĩa của các quy luật Menđen - Dự đốn trước được kết quả lai. - Là cơ sở khoa học giả thích sự đa dạng phong phú của sinh vật trong tự nhiên. - Bằng phương pháp lai cĩ thể tạo ra các biến dị tổ hợp mong muốn trong chăn nuơi trồng trọt. 12
13. TƯƠNG TÁC GEN VÀ TÁC ĐỘNG ĐA HIỆU CỦA GEN I. Tương tác gen - Khái niệm là sự tác tác động qua lại giữa các gen trong quá trình hình thành kiểu hình. Bản chất là sự tương tác giữa các sản phẩm của chúng trong quá trình hình thành kiểu hình. 1. Tương tác bổ sung Khái niệm : Tương tác bổ sung kiểu tương tác trong đĩ các gen cùng tác động sẽ hình thành một kiểu hình mới. Ví dụ : A-B- quy định hoa đỏ ; kiểu : A-bb; aaB- ; aabb quy định hoa trắng. P : AaBb x AaBb => F1 Cho tỷ lệ kiểu hình 9 Hoa đỏ: 7 Hoa trắng 2. Tương tác cộng gộp - Khái niệm là kiểu tương tác trong đĩ các gen trội cùng chi phối mức độ biểu hiện của kiểu hình. Ví dụ: Màu da người ít nhất do 3 gen (A,B,C) nằm trên 3 cặp NST tương đồng khác nhau chi phối. - Phần lớn các tính trạng số lượng (năng xuất) là do nhiều gen quy định tương tác theo kiểu cộng gộp quy định. II. Tác động đa hiệu của gen Một gen ảnh hưởng đến sự biểu hiện của nhiều tính trạng khác gọi là gen đa hiệu. Ví dụ: HbA hồng cầu bình thường HbS hồng cầu lưỡi liềm gây rối loạn bệnh lý trong cơ thể 13
14. LIÊN KẾT GEN VÀ HỐN VỊ GEN I. Liên kết gen 1. Thí nghiệm Ptc Thân xám, cánh dài X đen, cụt F1: 100% thân xám, cánh dài ♂ F1 thân xám, cánh dài x♀ Thân đen, cụt Fa 1 thân xám, cánh dài: 1 thân đen, cụt 2. Giải thích - Mỗi NST gồm 1 phân tử ADN. Trên 1 phân tử ADN chứa nhiều gen, mỗi gen chiếm 1 vị trí xác định (lơcut) các gen trên 1 NST di truyền cùng nhau gen liên kết. - Số nhĩm gen liên kết = số lượng NST trong bộ đơn bội (n). II. Hốn vị gen: 1. Thí nghiệm của Moocgan và hiện tượng hốn vị gen ♀ F1 thân xám, cánh dài x ♂ thân đen, cụt Fa : 495 thân xám, cánh dài 944 thân đen, cụt 206 thân xám, cánh cụt 185 thân đen, dài 2. Cơ sở tế bào học của hiện tượng hốn vị gen - Gen quy định màu thân và kích thước cánh nằm trên cùng 1 NST. - Trong giảm phân tạo giao tử xảy ra tiếp hợp dẫn đến trao đổi đoạn NST giữa 2 NST trong cặp tương đồng (đoạn trao đổi chứa 1 trong 2 gen trên) hốn vị gen. - Tần số hốn vị gen (f%) =tổng tỷ lệ % giao tử sinh ra do hốn vị. - Tần số hốn vị gen (f%) 0% 50% (f% 50%) - Các gen càng gần nhau trên NST thì f % càng nhỏ và ngược lại f % càng lớn. III. Ý nghĩa của hiện tượng liên kết gen và hốn vị gen 1. Ý nghĩa của hiện tượng liên kết gen - Các gen trên cùng 1 NST luơn di truyền cùng nhau nên duy trì sự ổn định của lồi. - Thuận lợi cho cơng tác chọn giống. 2. Ý nghĩa của hiện tượng hốn vị gen - Do hiện tượng hốn vị gen tạo ra nhiều loại giao tử hình thành nhiều tổ hợp gen mới tạo nguồn nguyên liệu biến dị di truyền cho quá trình tiến hố và cơng tác chọn giống. - Căn cứ vào tần số hốn vị gen trình tự các gen trên NST - Quy ước 1% hốn vị gen =1 cM(centimoocgan) 14
15. DI TRUYỀN LIÊN KẾT VỚI GIỚI TÍNH 1. NST giới tính - Là NST chứa các gen quy định giới tính. 2. Các dạng NST giới tính ❖ Dạng XX và XY -♀ XX, ♂ XY: Người, lớp thú, ruồi giấm -♂ XX, ♀ XY: Chim, bướm ❖ Dạng XX và XO: Châu chấu ♀ XX, ♂ XO 3. Sự di truyền liên kết với giới tính Gen trên NST X Gen trên NST Y - Sự di truyền của tính trạng luơn gắn với - Thường NST Y ở các lồi chứa ít gen. giới tính. - Gen ở đoạn khơng tương đồng trên NST Y - Kết quả lai thuận và lai nghịch khác nhau - Nếu là gen lặn → di truyền chéo thì tính trạng do gen này qui định chỉ được - Nếu là gen trội→ di truyền thẳng biểu hiện ở 1 giới. - Sự biểu hiện của tính trạng phân bố khơng - Gen nằm trên NST Y di truyền thẳng. đều ở hai giới (tính trạng lặn thường biểu hiện nhiều ở giới XY). DI TRUYỀN LIÊN KẾT VỚI GIỚI TÍNH 1.Ví dụ: ( cây hoa phấn Mirabilis jalapa) Lai thuận Lai nghịch (P) : ♀ Lá đốm x ♂ Lá xanh (P) : ♀ Lá xanh x ♂ Lá đốm F1 100% lá đốm F1 100% lá xanh ❖ Nhận xét : Đời con luơn cĩ kiểu hình của mẹ 2. Giải thích - Khi thụ tinh, giao tử đực chỉ truyền nhâ khơng truyền tế bào chất cho trứng. - Các gen nằm trong tế bào chất (trong ty thể hoặc lục lạp) chỉ được mẹ truyền cho con qua tế bào chất của trứng. Gen quy định tính trạng nằm trong tế bào chất → di truyền theo dịng mẹ * Kết luận: cĩ 2 hệ thống di truyền là di truyền trong nhân và di truyền ngồi nhân 3. Nhận biết - Kết quả lai thuận và lai nghịch khác nhau - Di truyền theo dịng mẹ (kiểu hình của con giống kiểu hình của mẹ) 15
16. ẢNH HƯỞNG CỦA MƠI TRƯỜNG LÊN SỰ BIỂU HIỆN CỦA GEN I. Mối quan hệ giữa gen và tính trạng 1. Mối quan hệ - Gen(ADN ) mARN Pơlipeptit Prơtêin tính trạng. 2. Đặc điểm - Sự biểu hiện của gen qua nhiều bước như vậy nên cĩ thể bị nhiều yếu tố mơi trường bên trong cũng như bên ngồi chi phối. II. Sự tương tác giữa kiểu gen và mơi trường 1. Ví dụ 1 - Thỏ Himalaya cĩ bộ lơng trắng muốt tồn thân, ngoại trừ các đầu mút của cơ thể như tai, bàn chân, đuơi và mõm cĩ lơng màu đen. - Giải thích: Những tế bào ở đầu mút cơ thể cĩ nhiệt độ thấp hơn nên chúng cĩ khả năng tổng hợp được sắc tố melanin làm cho lơng đen. 2. Ví dụ 2 - Các cây hoa Cẩm tú trồng trong mơi trường đất cĩ độ pH khác nhau cho màu hoa cĩ độ đậm nhạt khác nhau giữa tím và đỏ. 3. Ví dụ 3 - ở trẻ bệnh phêninkêtơ niệu làm thiểu năng trí tuệ và những rối loạn khác - Nguyên nhân : Do 1 gen lặn trên NST thường quy định gây rối loạn chuyển hố axit amin phêninnalanin. III.Mức phản ứng của kiểu gen 1. Khái niệm - Tập hợp những kiểu hình khác nhau của cùng 1 kiểu gen tương ứng với các mơi trường khác nhau là mức phản ứng của kiểu gen. 2. Đặc điểm - Mỗi kiểu gen cĩ mức phản ứng khác nhau trong các mơi trường sống khác nhau - Tính trạng cĩ hệ số di truyền thấp là tính trạng cĩ mức phản ứng rộng; thường là các tính trạng số lượng (năng suất) - Tính trạng cĩ hệ số di truyền cao tính trạng cĩ mức phản ứng hẹp thường là các tính trạng chất lượng (Tỷ lệ Protein trong sữa hay trong gạo ) 16
17. CẤU TRƯC DI TRUYỀN CỦA QUẦN THỂ I. Các đặc trưng di truyền của quần thể (1)Tần số alen : Là tỉ lệ giữa số lượng alen đĩ trên tổng số alen của các loại alen khác nhau của gen đĩ trong quần thể tại một thời điểm xác định. (2)Tần số kiểu gen : Là tỉ lệ số cá thể cĩ kiểu gen đĩ trên tổng số cá thể trong quần thể. II. Cấu trúc di truyền của quần thể tự thụ phấn và giao phối gần 1. Quần thể tự thụ phấn Dạng 1: Cho thành phần kiểu gen của thế hệ P (thế hệ xuất phát) 100% dị hợp Aa qua n thế hệ tự phối tìm thành phần kiểu gen của thế hệ Fn *Phương pháp (1) Tỷ lệ thể đồng hợp trội AA trong quần thể Fn là 1 n 1 AA = 2 2 (2) Tỷ lệ thể dị hợp Aa trong quần thể Fn là 1 n Aa = 2 (3) Tỷ lệ thể đồng hợp lặn aa trong quần thể Fn là 1 n 1 aa = 2 2 Dạng 2: Cho thành phần kiểu gen của thế hệ P qua n thế hệ tự phối tìm thành phần kiểu gen của thế hệ Fn *Phương pháp Quần thể tự phối cĩ thành phần kiểu gen của thể hệ P ban đầu: xAA + yAa + zaa Quần thể P Sau n thế hệ tự phối thành phần kiểu gen thay đổi như sau: (1) Tỷ lệ thể đồng hợp trội AA trong quần thể Fn là 1 n y .y 2 AA = x + 2 (2) Tỷ lệ thể dị hợp Aa trong quần thể Fn là
18. 1 n Aa = .y 2 (3) Tỷ lệ thể đồng hợp lặn aa trong quần thể Fn là 1 n y .y 2 aa = z + 2 2. Quần thể giao phối gần (giao phối cận huyết) - Đối với các lồi động vật, các cá thể cĩ cùng quan hệ huyết thống giao phối với nhau gọi là giao phối gần (giao phối cận huyết). - Giao phối giao phối cận huyết dẫn đến làm biến đổi cấu trúc di truyền của quần thể thay đổi theo chiều hướng tỉ lệ thể dị hợp giảm dần tỉ lệ thể đồng hợp tăng lên. III. Cấu trúc di truyền của quần thể ngẫu phối 1. Quần thể ngẫu phối - Khái niệm : Là các cá thể trong quần thể lựa chọn bạn tình để giao phối một cách hồn tồn ngẫu nhiên - Đặc điểm di truyền của quần thể ngẫu phối : (1) Tạo nhiều biến dị di truyền trong quần thể làm nguồn nguyên liệu cho tiến hố và chọn giống (2) Duy trì được sự đa dạng di truyền của quần thể 2. Trạng thái cân bằng di truyền của quần thể * Một quần thể được gọi là đang ở trạng thái cân bằng di truyền khi tỉ lệ các kiểu gen (thành phần kiểu gen) của quần thể tuân theo cơng thức sau: p2 + 2pq + q2 = 1 * Định luật hacđi vanbec Trong 1 quần thể lớn, ngẫu phối, nếu khơng cĩ các yếu tố làm thay đổi tần số alen thì thành phần kiểu gen của quần thể sẽ duy trì khơng đổi từ thế hệ này sang thế hệ khác theo cơng thức : p2 + 2pq +q2 =1 * Điều kiện nghiệm đúng (1) Quần thể phải cĩ kích thước lớn (2) Các cá thể trong quần thể phải cĩ sức sống và khả năng sinh sản như nhau( khơng cĩ chọn lọc tự nhiên ) (3) Khơng xảy ra đột biến ,nếu cĩ thì tần số đột biến thuận bằng tần số đột biến nghịch (4) Khơng cĩ sự di - nhập gen. 18
19. Dạng 1: Từ cấu trúc di truyền quần thể chứng minh quần thể đã đạt trạng thái cân bằng hay khơng, qua bao nhiêu thế hệ quần thể đạt trạng thái cân bằng. * Phương pháp - Gọi p là tần số tương đối của alen A - Gọi q là tần số tương đối của alen a p+q = 1 Cấu trúc di truyền của quần thể khi đạt trạng thái cân bằng: p2 AA + 2pqAa + q2 aa Trạng thái cân bằng của quần thể phản ánh mối tương quan: p2 q2 = (2pq/2)2 Xác định hệ số p2,q2, 2pq ▪ Thế vào p2 q2 = (2pq/2)2 quần thể cân bằng. ▪ Thế vào p2 q2 # (2pq/2)2 quần thể khơng cân bằng. Dạng 2: Từ số lượng kiểu hình đã cho đã cho xác định cấu trúc di truyền của quần thể (cho số lượng tất cả kiểu hình cĩ trong quần thể). * Phương pháp Cấu trúc di truyền của quần thể (1) Tỷ lệ kiểu gen đồng trội = Số lượng cá thể do kiểu gen đồng trội qui định Tổng số cá thể của quần thể (2) Tỷ lệ kiểu gen dị hợp = Số cá thể do kiểu gen dị hợp quy định Tổng số cá thể của quần thể (3) Tỷ lệ kiểu gen đồng lặn = Số cá thể do kiểu gen lặn quy định Tổng số cá thể của quần thể * Ví dụ 1: Ở gà, cho biết các kiểu gen: AA qui định lơng đen, Aa qui định lơng đốm, aa qui định lơng trắng. Một quần thể gà cĩ 410 con lơng đen, 580 con lơng đốm, 10 con lơng trắng. Cấu trúc di truyền của quần thể nĩi trên cĩ ở trạng thái cân bằng khơng? Giải: Cấu trúc di truyền của quần thể được xác định dựa vào tỉ lệ của các kiểu gen: Tổng số cá thể của quần thể: 580 + 410 + 10 =1000 Tỉ lệ thể đồng hợp trội AA: 410/1000 = 0,41 Tỉ lệ thể dị hợp Aa : 580/1000 = 0,58 Tỉ lệ thể đồng hợp lặn aa : 10/1000 = 0.01 19
20. Cấu trúc di truyền của quần thể như sau: 0.41 AA + 0.58aa + 0.01aa Cấu trúc này cho thấy quần thể khơng ở trạng thái cân bằng vì 0,41 x 0,01 = (0,58/2)2 => 0,0041 = 0.0841 [p2 q2 # (2pq/2)2 ] Dạng 3: Từ số lượng kiểu hình đã cho đã cho xác định cấu trúc di truyền của quần thể (chỉ cho tổng số cá thể và số cá thể mang kiểu hình lặn hoặc trội). * Phương pháp - Nếu giả thiết cho tỷ lệ kiểu hình trội B1: Tính tỉ lệ kiểu hình lặn = 100% - % trội → q2 (a) → q B2: Tính p = 1 – q B3: Áp dụng cơng thức định luật p2 AA + 2pq Aa + q2 aa = 1 => cấu trúc di truyền quần thể. * Ví dụ: Quần thể ngẫu phối cĩ thành phần kiểu gen đạt trạng thái cân bằng với 2 loại kiểu hình là hoa đỏ(do B trội hồn tồn quy định) và hoa trắng(do b quy định). Tỷ lệ hoa đỏ 84%. Xác định cấu trúc di truền của quần thể? Giải: - Gọi p tần số tương đối alen B q tần số tương đối alen b B1: Theo giả thiết, ta cĩ: % hoa trắng bb = 100%- 84%= 16% = q2 => q = 0,4 => p = 0,6 B2: p = 1 – q = 1 – 0,6 = 0,4 B3: Áp dụng cơng thức định luật p2 BB + 2pq Bb + q2 bb = 1 => cấu trúc di truyền quần thể: 0.62 BB + 2.0,6.0,4 Bb + 0,42 bb = 1 0,36BB + 0,48Bb + 0,16bb = 1 20
21. CHỌN GIỐNG VẬT NUƠI CÂY TRỒNG DỰA TRÊN NGUỒN BIẾN DỊ TỔ HỢP I. Tạo giống thuần dựa trên nguồn biến dị tổ hợp - Các gen nằm trên các NST khác nhau sẽ phân li độc lập với nhau nên các tổ hợp gen mới luơn được hình thành trong sinh sản hữu tính. - Chọn lọc ra những tổ hợp gen mong muốn. - Tự thụ phấn hoặc giao phối cận huyết sẽ tạo ra tổ hợp gen mong muốn (dịng thuần). II. Tạo giống lai cĩ ưu thế lai cao 1. Khái niệm Là hiện tượng con lai cĩ năng suất, sức chống chịu, khả năng sinh trưởng phát triển cao vượt trội so với các dạng bố mẹ 2. Cơ sở di truyền của hiện tượng ưu thế lai Giả thuyết siêu trội: Ở trạng thái dị hợp tử về nhiều cặp gen khác nhau con lai cĩ được kiểu hình vượt trội nhiều mặt so với dạng bố mẹ cĩ nhiều gen ở trạng thái đồng hợp tử. kiểu gen AaBbCc cĩ kiểu hình vượt trội so với AABBCC, aabbcc ,AAbbCC, AABBcc 3. Phương pháp tạo ưu thế lai - Tạo dịng thuần : cho tự thụ phấn qua 5-7 thế hệ - Lai khác dịng: lai các dịng thuần chủng để tìm tổ hợp lai cĩ ưu thế lai cao nhất • Ưu điểm: con lai cĩ ưu thế lai cao sử dụng vào mục đích kinh tế • Nhược điểm: tốn nhiều thời gian - Ưu thế lai biểu hiện cao nhất ở F1 sau đĩ giảm dần qua các thế hệ 4. Một vài thành tựu - Viện lúa quốc tế IRRI người ta lai khác dịng tạo ra nhiều giống lúa tốt cĩ giống lúa đã trồng ở việt nam như : IR5. IR8 TẠO GIỐNG MỚI BẰNG PHƯƠNG PHÁP GÂY ĐỘT BIẾN VÀ CƠNG NGHỆ TẾ BÀO I. Tạo giống mới bằng phương pháp gây đột biến 1. Quy trình: 3 bước (1) Xử lí mẫu vật bằng tác nhân đột biến (2) Chọn lọc các cá thể đột biến cĩ kiểu hình mong muốn (3) Tạo dịng thuần chủng * Lưu ý : phương pháp này đặc biệt cĩ hiệu quả với vi sinh vật 2. Một số thành tựu tạo giống ở Việt Nam - Xử lí tác nhân lí hố thu được nhiều chủng vsv, lúa, đậu tương cĩ nhiều đặc tính quý - Sử dụng cơnxisin tạo được cây dâu tằm tứ bội - Táo Gia Lộc xử lí NMU → táo má hồng cho năng suất cao 21
22. II. Tạo giống bằng cơng nghệ tế bào 1 Cơng nghệ tế bào thực vật - Nuơi cấy mơ, tế bào. - Lai tế báo sinh dưỡng hay dung hợp tế bào trần. - Chọn dịng tế bào xơma. - Nuơi cáy hạt phấn,nỗn 2.Cơng nghệ tế bào động vật a. Nhân bản vơ tính động vật - Nhân bản vơ tính ở động vật từ tế bào xơma, khơng cần sự tham gia của nhân tế bào sinh dục, chỉ cần tế bào chất của nỗn bào. *Các bước tiến hành : (1) Tách tế bào tuyến vú của cừu cho nhân , nuơi trong phịng thí nghiệm (2) Tách tế bào trứng của cừu khác loại bỏ nhân của tế bào này (3) Chuyển nhân của tế bào tuyến vú vào tế bào trứng đã bỏ nhân (4) Nuơi cấy trên mơi trường nhân tạo để trứng pt thành phơi (4) Chuyển phơi vào tử cung của cừu mẹ để nĩ mang thai * Y nghĩa - Nhân nhanh giống vật nuơi quý hiếm - Tạo ra các giới ĐV mang gen người nhằm cung cấp cơ quan nội tạng cho người bệnh b. Cấy truyền phơi Phơi được tách thành nhiều phần riêng biệt, mỗi phần sau đĩ sẽ phát triển thành một phơi riêng biệt 22
23. TẠO GIỐNG MỚI NHỜ CƠNG NGHỆ GEN I. Cơng nghệ gen 1. Khái niệm cơng nghệ gen - Cơng nghệ gen là quy trình tạo ra những tế bào sinh vật cĩ gen bị biến đổi hoặc cĩ thêm gen mới -Kỹ thuật tạo ADN tái tổ hợp để chuyển gen từ tế bào này sang tế bào khác gọi là kỹ thuật chuyển gen 2. Các bước cần tiến hành trong kỹ thuật chuyển gen a. Tạo ADN tái tổ hợp * Nguyên liệu - Gen cần chuyển - Thể truyền : Phân tử ADN nhỏ dạng vịng cĩ khả năng tự nhân đơi độc lập - Enzim giới hạn (restrictaza) và E nối ( ligaza) * Cách tiến hành - Tách chiết thể truyền và gen cần chuyển ra khỏi tế bào -Xử lí bằng một loại enzin giới hạn để tạo ra cùng 1 loại đầu dính - Dùng enzim nối để gắn chúng tạo ADN tái tổ hợp b. Đưa ADN tái tổ hợp vào trong tế bào nhận - Dùng muối canxi clorua hoặc xung điện cao áp làm giãn màng sinh chất của tế bào để ADN tái tổ hợp dễ dàng đi qua c. Phân lập dịng tế bào chứa ADN tái tổ hợp - Chọn thể truyền cĩ gen đánh dấu - Bằng các kỹ thuật nhất định nhận biết được sản phẩm đánh dấu II. ứng dụng cơng nghệ gen trong tạo giống biến đổi gen 1. Khái niệm sinh vật biến đổi gen - Là sinh vật mà hệ gen của nĩ làm biến đổi phù hợp với lợi ích của con người. - Cách làm biến đổi hệ gen của sinh vật: + Đưa thêm một gen lạ vào hệ gen của sinh vật + Loại bỏ hoặc làm bất hoạt một gen nào đĩ trong hệ gen 2.Một số thành tựu tạo giống biến đổi gen 23
24. DI TRUYỀN Y HỌC I.Khái niệm di truyền y học - Là 1 bộ phận của di truyền người, chuyên nghiên cứu phát hiện các cơ chế gây bệnh di truyền và đề xuất các biện pháp phịng ngừa, cách chữa trị các bệnh di truyền ở người II. Bệnh di truyền phân tử - Khái niệm: Là những bệnh mà cơ chế gây bệnh phần lớn do đột biến gen gây nên * Ví dụ : bệnh phêninkêtơ- niệu + Người bình thường : gen tổng hợp enzim chuyển hố phêninalanin tirơzin +Người bị bệnh : gen bị đột biến ko tổng hợp dc enzim này nên phêninalanin tích tụ trong máu đi lên não đầu độc tế bào - Chữa bệnh: phát hiện sớm ở trẻ cho ăn kiêng III. Hội chứng bệnh liên quan đế đột biến NST - Các đột biến cấu trúc hay số lượng NST thường liên quan đến rất nhiều gen và gây ra hàng loạt các tổn thương ở các hệ cơ quan của người bệnh nên thường gọi là hội chứng bệnh. - Ví dụ : hội chứng đao. - Cơ chế : NST 21 giảm phân khơng bình thường (ở người mẹ) cho giao tử mang 2 NST 21, khi thụ tinh kết hợp với giao tử bình thường cĩ 1 NST 21 tạo thành cơ thể mang 3NST 21 gây nên hội chứng đao - Cách phịng bệnh : Khơng nên sinh con khi tuổi cao IV. Bệnh ung thư - Khái niệm : là loại bệnh đặc trưng bởi sự tăng sinh khơng kiểm sốt được của 1 số loại tế bào cơ thể dẫn đến hình thành các khối u chèn ép các cơ quan trong cơ thể. khối u được gọi là ác tính khi các tế bào của nĩ cĩ khả năng tách khỏi mơ ban đầu di chuyển đến các nơi khác trong cơ thể tạo các khối u khác nhau - Nguyên nhân, cơ chế : đột biến gen, đột biến NST + Đặc biệt là đột biến xảy ra ở 2 loại gen : - Gen quy đinh yếu tố sinh trưởng + Gen ức chế các khối u - Cách điều trị: chưa cĩ thuốc điều trị, dùng tia phĩng xạ hoặc hố chất để diệt các tế bào ung thư - Thức ăn đảm bảo vệ sinh, mơi trường trong lành
25. BẢO VỆ VỐN GEN CỦA LỒI NGƯỜI VÀ MỘT SỐ VẤN ĐỀ XÃ HỘI CỦA DI TRUYỀN HỌC I. Bảo vệ vốn gen của lồi người 1. Tạo mơi trường trong sạch nhằm hạn chế các tác nhân gây đột biến - Trồng cây, bảo vệ rừng 2. Tư vấn di truyền và việc sàng lọc trước sinh - Là hình thức chuyên gia di truyền đưa ra các tiên đốn về khả năng đứa trẻ sinh ra mắc 1 tật bệnh di truyền và cho các cặp vợ chồng lời khuyên cĩ nên sinh con tiếp theo khơng, nếu cĩ thì làm gì để tránh cho ra đời những đứa trẻ tật nguyền - Kỹ thuật : chuẩn đốn đúng bệnh, xây dựng phả hệ người bệnh, chuẩn đốn trước sinh - Xét nghiệm trước sinh: Là xét nghiệm phân tích NST,ADN xem thai nhi cĩ bị bệnh di truyền hay khơng. - Phương pháp : + Chọc dị dịch ối + Sinh thiết tua nhau thai 3. Liệu pháp gen- kỹ thuật của tương lai - Là kỹ thuật chữa bệnh bằng thay thế gen bệnh bằng gen lành - Về nguyên tắc là kỹ thuật chuyển gen - Quy trình : - Một số khĩ khăn gặp phải : vi rút cĩ thể gây hư hỏng các gen khác( khơng chèn gen lành vào vị trí của gen vốn cĩ trên NST ) II. Một số vấn đề xã hội của di truyền học 1. Tác động xã hội của việc giải mã bộ gen người Việc giải mã bộ gen người ngồi những tích cực mà nĩ đem lại cũng làm xuất hiện nhiều vấn đề tâm lý xã hội 2. Vấn đề phát sinh do cơng nghệ gen và cơng nghệ tế bào - Phát tán gen kháng thuốc sang vi sinh vật gây bệnh - An tồn sức khoẻ cho con người khi sử dụng thực phẩm biến đổi gen 3. vấn đề di truyền khả năng trí tuệ a) Hệ số thơng minh ( IQ) được xác định bằng các trắc nghiệm với các bài tập tích hợp cĩ độ khĩ tăng dần b) Khả năng trí tuệ và sự di truyền - Tập tính di truyền cĩ ảnh hưởng nhất định tới khả năng trí tuệ 4. Di truyền học với bệnh AIDS - Để làm chậm sự tiến triển của bệnh người ta sử dụng biện pháp di truyền nhằm hạn chế sự phát triển của virut HIV 25
26. BẰNG CHỨNG VÀ CƠ CHẾ TIẾN HỐ I. Các bằng chứng tiến hố 1. Bằng chứng giải phẫu so sánh a) Cơ quan tương đồng - Các cơ quan ở các lồi khác nhau cùng bắt nguồn từ cùng 1 cơ quan ở 1 lồi tổ tiên mặc dù hiện tại các cơ quan này giữ các chức năng khác nhau. Ví dụ: Chi trước của mèo, cá voi, dơi, người b. Cơ quan thối hĩa (cũng là cơ quan tương đồng) - Cĩ cùng nguồn gốc từ 1 cơ quan của 1 lồi tổ tiên nhưng khơng cịn chức năng hoặc tiêu giảm. Ví dụ: Xương cùng, ruột thừa và răng khơn ở người b) Cơ quan tương tự - Những cơ quan thực hiện các chức năng như nhau nhưng khơng bắt nguồn từ cùng 1 ngồn gốc. Ví dụ: cánh chim và cánh ong, gai xương rồng và gai hoa hồng. 2. Bằng chứng tế bào học và sinh học phân tử - Các tế bào của các lồi sinh vật hiện nay đều sử dụng chung 1 bộ mã di truyền gồm 20 loại axit amin để cấu tạo nên prơtêin chứng tỏ chúng tiến hố từ 1 tổ tiên chung. - Những lồi cĩ quan hệ họ hàng càng gần → trình tự các nucleotit, axit amin càng giống nhau và ngược lại. Bằng chứng Hố thạch trực tiếp Bằng chứng tiến hĩa BC tế bào và sinh học phân tử Bằng chứng Cơ quan tương đồng gián tiếp (cùng nguồn gốc, khác chức năng) BC giải phẫu Cơ quan thối hĩa Cơ quan tương tự (cùng chức năng, khác nguồn gốc) 26
27. HỌC THUYẾT LAMAC VÀ HỌC THUYẾT ĐACUYN 1. Nội dung chính a) Quần thể sinh vật - Xu hướng duy trì kích thước khơng đổi trừ khi cĩ biến đổi bất thường về mơi trường. - Số lượng con sinh ra nhiều hơn so với số lượng con sống sĩt đến tuổi trưởng thành. b) Biến dị - Các cá thể sinh ra trong cùng 1 lứa cĩ sự sai khác nhau (biến dị cá thể) và các biến dị này cĩ thể di truyền được cho đời sau. - Tác động trực tiếp của ngoại cảnh hay của tập quán hoạt động ở động vật chỉ gây ra những biến đổi đồng loạt theo một hướng xác định tương ứng với điều kiện ngoại cảnh ít cĩ ý nghĩa trong chọn giống và tiến hố. c) Chọn lọc - Chọn lọc tự nhiên: giữ lại những cá thể thích nghi hơn với mơi trường sống và đào thải những cá thể kém thích nghi. - Chọn lọc nhân tạo: giữ lại những cá thể cĩ biến dị phù hợp với nhu cầu của con người và loại bỏ những cá thể cĩ biến dị khơng mong muốn đồng thời cĩ thể chủ động tạo ra các sinh vật cĩ các biến dị mong muốn. d) Nguồn gốc các lồi: Các lồi trên trái đất đều được tiến hố từ một tổ tiên chung. 2. Ý nghĩa của học thuyết Đacuyn - Nêu lên được nguồn gốc các lồi. - Giải thích được sự thích nghi của sinh vật và đa dạng của sinh giới. -Các quá trình chọn lọc luơn tác động lên sinh vật làm phân hố khả năng sống sĩt và sinh sản của chúng qua đĩ tác động lên quần thể. CLTN CLNT Tiến hành - Mơi trường sống - Do con người Đối tượng - Các sinh vật trong tự nhiên - Các vật nuơi và cây trồng - Do điều kiện mơi trường sống khác - Do nhu cầu khác nhau của con Nguyên nhân nhau người - Những cá thể thích nghi với mơi - Những cá thể phù hợp với nhu cầu trường sống sẽ sống sĩt và khả năng của con người sẽ sống sĩt và khả sinh sản cao dẫn đến số lượng ngày năng sinh sản cao dẫn đến số lượng Nội dung càng tăng. ngày càng tăng - Các cá thể kém thích nghi với mơi - Các cá thể khơng phù hợp với nhu trường sống thì ngược lại. cầu của con người thì ngược lại. Thời gian - Tương đối dài - Tương đối ngắn - Sinh vật trong tự nhiên ngày càng - Vật nuơi cây trồng ngày càng đa Kết quả đa dạng phong phú. dạng phong phú. - Hình thành nên lồi mới. - Hình thành nên các nịi thứ mới
28. HỌC THUYẾT TIẾN HỐ TỔNG HỢP HIỆN ĐẠI I . Quan niệm tiến hố và nguồn nguyên liệu tiến hĩa 1. Tiến hố nhỏ - Tiến hố nhỏ là quá trình biến đổi cấu trúc di truyền của quần thể (biến đổi về tần số alen và thành phần kiểu gen của quần thể). - Quy mơ nhỏ: quần thể → hình thành lồi mới. 2. Tiến hố lớn - Là quá trình biến đổi trên quy mơ lớn, trải qua hàng triệu năm, làm xuất hiện các đơn vị phân loại trên lồi như: chi, họ, bộ, lớp, ngành . * Lưu ý: Hình thành lồi là ranh giới giữa tiến hĩa nhỏ và tiến hĩa lớn. 3. Nguồn biến dị di truyền của quần thể - Nguồn nguyên liệu cung cấp cho quá trình tiến hố là các biến dị di truyền ( BDDT ) và do 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 hố 1 . Đột biến - Đột biến làm thay đổi tần số alen và thành phần kiểu gen trong quần thể - Tần số đột biến nhỏ: từ 10-6 – 10-4 (nhưng trong cơ thể cĩ nhiều gen nên tần số đột biền về một gen nào đĩ lại rất lớn) - Đột biến gen cung cấp nguồn nguyên liệu sơ cấp cho quá trình tiến hố. 2 . Di - nhập gen - Di nhập gen là hiện tượng trao đổi các cá thể hoặc giao tử giữa các quần thể. - Di nhập gen làm thay đổi thành phần kiểu gen và tần số alen của quần thể, làm xuất hiện alen mới trong quần thể. 3 . Chọn lọc tự nhiên (CLTN ) - CLTN là quá trình phân hố khả năng sống sĩt và sinh sản của các cá thể với các kiểu gen khác nhau trong quần thể. - CLTN tác động trực tiếp lên kiểu hình và gián tiếp làm biến đổi tần số kiểu gen, tần số alen của quần thể. - CLTN quy định chiều hướng tiến hố. CLTN là một nhân tố tiến hố cĩ hướng. - Tốc độ thay tần số alen tuỳ thuộc vào + Chọn lọc chống gen trội. + Chọn lọc chống gen lặn. 4 . Các yếu tố ngẫu nhiên - Làm thay đổi tần số alen theo một hướng khơng xác định . - Sự biến đổi ngẫu nhiên về cấu trúc di truyền hay xảy ra với những quần thể cĩ kích
29. thước nhỏ 5 . Giao phối khơng ngẫu nhiên (giao phối cĩ chọn lọc, giao phối cận huyết, tự phối ) - Giao phối khơng ngẫu nhiên khơng làm thay đổi tần số alen của quần thể theo hướng tăng dần thể đồng hợp, giảm dần thể dị hợp . - Giao phối khơng ngẫu nhiên cũng là một nhân tố tiến hố. - Giao phối khơng ngẫu nhiên làm nghèo vốn gen của quần thể, giảm sự đa dạng di truyền. Lồi I. Khái niệm lồi sinh học 1. Khái niệm - Lồi là 1 hay 1 nhĩm các quần thể gồm các cá thể cĩ khả năng giao phối với nhau trong tự nhiên, cho ra đời con cĩ sức sống và khả năng sinh sản nhưng lại cách li sinh sản với các nhĩm quần thể khác tương tự. 2. Tiêu chuẩn phân biệt - Cách li sinh sản là tiêu chuẩn khách quan để phân biệt 2 quần thể là cùng lồi hay khác lồi => Hai quần thể cùng lồi → cách li sinh sản→ hai lồi khác nhau - Lồi thân thuộc là 2 lồi cĩ hình thái giống nhau nhưng cách li sinh sản với nhau + Hạn chế: - Chỉ áp dụng cho lồi sinh sản hữu tính, khơng áp dụng cho lồi SSVT - Khĩ nhận biết được 2 quần thể cách li sinh sản với nhau và cách li ở mức độ nào. II. CƠ CHẾ CÁCH LI SINH SẢN GIỮA CÁC LỒI Cách li nơi ở (cùng địa lý, khác sinh cảnh) Cách li tập tính (tập tính sinh sản khác nhau) Cách li trước hợp tử Cách li mùa vụ (Mùa sinh sản khác nhau) Cách li cơ học Cách li sinh sản (Cấu tạo CQSS khác nhau) Ngăn cản tạo con lai Cách li sau hợp tử Ngăn cản tạo con lai hữu thụ 29
30. QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH LỒI I. Hình thành lồi khác khu vực địa lý QT A1 CLSS CL địa lí Nhân tố tiến hĩa Khác biệt QT A QT A2 * TSAL Lồi mới CLTN * TSKG QT A3 - Cách li địa lí khơng phải là cách li sinh sản (mà chỉ làm các cá thể trong quần thể ít cĩ cơ hội giao phối với nhau). Khi sự cách li sinh sản xuất hiện → lồi mới được hình thành. (Lưu ý: cách lí địa lí khơng hình thành lồi mới mà ngăn cản các cá thể giao phối với nhau → cách li sinh sản. Lồi mới chỉ hình thành khi cĩ cách li sinh sản) - Hình thành lồi bằng con đường cách li địa lí gặp nhiều đối với các lồi động vật cĩ khả năng phát tán mạnh. - Các ly địa lý cĩ vai trị duy trì sự khác biệt về vốn gen giữa các quần thể do các nhân tố tiến hĩa tạo ra. II. Hình thành lồi cùng khu vực địa lý Cách li tập tính ĐB gen → thay đổi tập tính giao phối → khác biệt vốn gen→ CLSS→ Lồi mới Cách li sinh thái Hình thành lồi cùng ĐV ít di chuyển → khác ổ sinh thái → khu vực địa lý phân hĩa vốn gen → CLSS → Lồi mới Lai xa và đa bội hĩa Lai xa + đa bội hĩa → khác biệt NST → CLSS → Lồi mới
31. NGUỒN GỐC SỰ SỐNG SỰ PHÁT TRIỂN SỰ SỐNG QUA CÁC ĐẠI ĐỊA CHẤT I. Hĩa thạch 1) Định nghĩa Hĩa thạch là di tích của sinh vật sống trong các thời đại trước, tồn tại trong các lớp đất đá của vỏ Trái Đất. 2) Sự hình thành hĩa thạch - Sinh vật chết→ phần mềm bị phân hủy phần cứng cịn lại trong đất + Đất bao phủ ngồi, tạo khoảng trống bên trong > hĩa thạch khuơn ngồi. + Các chất khống lấp đầy khoảng trống, hình thành sinh vật bằng đá > hĩa thạch khuơn trong. - Sinh vật được bảo tồn nguyên vẹn trong băng, hổ phách, khơng khí khơ 3) ý nghĩa - Là bằng chứng tiến hĩa trực tiếp/ - Xác định được lịch sử xuất hiện, phát triển, diệt vong của sinh vật. - Xác định tuổi của các lớp đất đá chứa chúng bằng phân tích đồng vị phĩng xạ 14C: chu kì bán rã 5730 năm → xác định tuổi 75.000 năm 238U: chu kì bán rã 4,5 tỉ năm → xác định tuổi trăm triệu - tỉ năm. - Nghiên cứu lịch sử của vỏ quả đất. II. Lịch sử phát triển của sinh giới qua các đại địa chất 1. Hiện tượng trơi dạt lục địa - Là hiện tượng di chuyển các lục địa (các phiến kiến tạo) do lớp dung nham nĩng chảy bên dưới nĩng chảy. 2. Sinh vật trong các đại địa chất
32. - Các đại: Nhớ nhanh THÁI – NGUYÊN - CỔ - TRUNG – TÂN - Các kỉ: THÁI : NGUYÊN : CỔ : Cấm Ơng Si Đi Cà Phê Cambri Ocdovic Silua Đêvon Cacbon Pecmi TRUNG : Trâu Giống Khỉ Triat Jura Kreta (Phấn trắng) TÂN : Tam tứ Đệ tam Đệ tứ SỰ PHÁT SINH LỒI NGƯỜI I. Quá trình phát sinh lồi người hiện đại 1.Bằng chứng về nguồn gốc động vật của lồi người a) Sự giống nhau giữa người và động vật cĩ vú (thú). * Giải phẫu so sánh - Cơ quan tương tự: tay 5 ngĩn, răng phân hĩa, đẻ con và nuơi con bằng sữa. - Cơ quan thối hĩa: ruột thừa, nếp thịt ở khĩe mắt * Bằng chứng phơi sinh học KL: Người và thú cĩ chung 1 nguồn gốc. b.Các đặc điểm giống nhau giữa người và vượn người ngày nay - Cao 1,5 – 2m - Bộ xương: 12 – 13 đơi x. sườn, 5 -6 đốt cùng, bộ răng 32 chiếc. - Cĩ 4 nhĩm máu: A, B, O, AB - Bộ gen người và tinh tinh giống nhau 98% → họ hàng gần với Tinh Tinh nhất - Kích thước, hình dạng tinh trùng; cấu tạo nhau thai; chu kì kinh nguyệt - Biểu lộ tình cảm vui, buồn → Chứng tỏ: Người và vượn người cĩ nguồn gốc chung và cĩ quan hệ họ hàng 2. Những giai đoạn chính trong quá trình phát sinh lồi Người - Lồi xuất hiện sớm nhất trong chi Homo là Homo habilis - Người hiện đại Homo sapiens là lồi người duy nhất cịn tồn tại - Từ lồi vượn người cổ đại tiến hĩa hình thành nên chi Homo để rồi sau đĩ tiếp tục   tiến hĩa hình thành nên lồi người H.Sapiens. Thứ tự H.habilis H.erectus H.sapiens II. Người hiện đại và sự tiến hĩa văn hĩa - Người hiện đại cĩ đặc điểm: Bộ não lớn, trí tuệ phát triển, cĩ tiếng nĩi và chữ viết. - Bàn tay với các ngĩn tay linh hoạt giúp chế tạo và sử dụng cơng cụ lao động. Cĩ khả năng tiến hĩa văn hĩa XH ngày càng phát triển: từ cơng cụ bằng đá 32
33. sử dụng lửa tạo quần áo chăn nuơi, trồng trọt, KH – CN. - Nhờ cĩ tiến hĩa văn hĩa mà con người nhanh chĩng trở thành lồi thống trị trong tự nhiên, cĩ ảnh hưởng nhiều đến sự tiến hĩa của các lồi khác và cĩ khả năng điều chỉnh chiều hướng tiến hĩa của chính mình. MƠI TRƯỜNG SỐNG VÀ CÁC NHÂN TỐ SINH THÁI I. MT sống và các nhân tố sinh thái. 1. Khái niệm và phân loại MT a. Khái niệm MT sống của SV bao gồm tất cả các nhân tố xung quanh SV, cĩ tác động trực tiếp hoặc gián tiếp tới SV; làm ảnh hưởng đến sự tồn tại, sinh trưởng, phát triển và những hoạt động của SV. b. Cĩ 04 loại MT là : MT trên cạn, MT nước, MT đất, MT SV. Nồng độ O2 ở MT cạn cao hơn MT nước. 2. Các nhân tố sinh thái Nhân tố sinh thái là tất cả những nhân tố MT cĩ ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp tới đời sống SV. a. Nhân tố sinh thái vơ sinh: khí hậu, thổ nhưỡng, nước và địa hình, b. Nhân tố hữu sinh : vi SV, nấm, ĐV, TV và con người. II. Giới hạn sinh thái 1. Giới hạn sinh thái Là khoảng giá trị xác định của một nhân tố sinh thái mà trong khoảng đĩ SV cĩ thể tồn tại và phát triển. - Khoảng thuận lợi : là khoảng của các nhân tố sinh thái ở mức độ phù hợp cho SV sinh thực hiện các chức năng sống tốt nhất. - Khoảng chống chịu : khoảng của các nhân tố sinh thái gây ức chế cho hoạt động sinh lý của SV. 2.Ổ sinh thái Ổ sinh thái của một lồi là “khơng gian sinh thái” mà ở đĩ tất cả các nhân tố sinh thái của MT nằm trong giới hạn sinh thái cho phép lồi đĩ tồn tại và phát triển dài lâu. - Nơi ở: là nơi cư trú của một lồi. 33
34. QUẦN THỂ SINH VẬT VÀ MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC CÁ THỂ TRONG QUẦN THỂ I. QT SV và quá trình hình thành QT SV 1. QT SV Là tập hợp các cá thể cùng lồi, cùng sinh sống trong một khoảng khơng gian xác định, vào một thời gian nhất định, cĩ khả năng sinh sản và tạo thành thế hệ mới. 2. Quá trình hình thành QT SV.     Các cá thể phát tán MT mới CLTN tác động Những cá thể thích nghi QT. II. Quan hệ giữa các cá thể trong QT SV 1. Quan hệ hỗ trợ Là quan hệ giữa các cá thể cùng lồi nhằm hỗ trợ nhau trong các hoạt động sống như lấy thức ăn, - VD. + Hiện tượng nối liền rễ giữa các cây thơng. + Chĩ rừng thường quần tụ từng đàn. - Ý nghĩa: Giúp QT tồn tại ổn định, khai thác tối ưu nguồn sống, tăng khả năng sống sĩt và sinh sản. 2. Quan hệ cạnh tranh Các cá thể cùng lồi cạnh tranh nhau trong các hoạt động sống. - VD.+ TV cạnh tranh ánh sáng +ĐV cạnh tranh thức ăn, nơi ở, bạn tình. - Ý nghĩa:+ Duy trì mật độ cá thể phù hợp trong QT + Đảm bảo và thúc đẩy QT phát triển. CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA QUẦN THỂ SINH VẬT I. Tỉ lệ giới tính (đặc trưng quan trọng nhất) Tỉ lệ giới tính là tỉ lệ giữa số lượng cá thể đực và cái trong QT. - Tỉ lệ giới tính cĩ thể thay đổi và chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như : MT sống, mùa sinh sản, sinh lý - Tỉ lệ giới tính của QT là đặc trưng quan trọng đảm bảo hiệu quả sinh sản của QT trong điều kiện MT thay đổi. II. Nhĩm tuổi - Cĩ nhiều cách phân chia : 1. Nhĩm tuổi trước sinh sản, nhĩm tuổi sinh sản và nhĩm tuổi sau sinh sản 2. Tuổi sinh lý là thời gian sống cĩ thể đạt tới của một cá thể trong QT. 3. Tuổi sinh thái là thời gian sống thực tế của cá thể. 4. Tuổi QT là tuổi bình quân của các cá thể trong QT. 34
35. III. Sự phân bố cá thể của QT - Cĩ 3 kiểu phân bố với ý nghĩa cụ thể như sau: + Phân bố nhĩm : Các cá thể hỗ trợ nhau chống lại điều kiện bất lợi của - MT. + Phân bố đồng điều : Làm giảm mức độ canh tranh giữa các cá thể trong QT. + Phân bố ngẫu nhiên : SV tận dụng được nguồn sống tiềm tàng trong MT. IV. Mật độ cá thể của QT - Mật độ cá thể của QT là số lượng cá thể trên một đơn vị diện tích hay thể tích của QT. - Mật độ cá thể của QT cĩ ảnh hưởng tới mức độ sử dụng nguồn sống trong MT, tới khả năng sinh sản và tử vong của các cá thể. V. Kích thước của QT SV 1. Kích thước tối thiểu và kích thước tối đa Kích thước của của QT là số lượng cá thể (hoặc khối lượng hay năng lượng tích lũy trong các cá thể) phân bố trong khoảng khơng gian của QT. Ví dụ: QT voi 25 con, QT gà rừng 200 con. - Kích thước tối thiểu là số lượng cá thể ít nhất mà QT cần cĩ để duy trì và phát triển - Kích thước tối đa là giới hạn cuối cùng về số lượng mà QT cĩ thể đạt được, phù hợp với khả năng cung cấp nguồn sống của MT 2. Những nhân tố ảnh hưởng tới kích thước của QT SV a. Mức độ sinh sản của QT Là số lượng cá thể của QT được sinh ra trong 1 đơn vị thời gian. b. Mức tử vong của QT Là số lượng cá thể của QT bị chết trong 1 đơn vị thời gian. c. Phát tán cá thể của QT Phát tán là sự xuất cư và nhập cư. - Xuất cư là hiện tượng 1 số cá thể rời bỏQT đến nơi sống mới. - Nhập cư là hiện tượng 1 số cá thể nằm ngồi QT chuyển tới sống trong QT. VI. Tăng trưởng của QT - Điều kiện MT thuận lợi: Tăng trưởng theo tiềm năng sinh học (đường cong tăng trưởng hình chữ J) - Điều kiện MT khơng hồn tồn thuận lợi: Tăng trưởng của QT giảm (đường cong tăng trưởng hình chữ S) VII. Tăng trưởng của QT người - Dân số thế giới tăng trưởng liên tục trong suốt quá trình phát triển lịch sử - Dân số tăng nhanh là nguyên nhân chủ yếu làm cho chất lượng MT giảm sút ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống của con người. 35
36. BIẾN ĐỘNG SỐ LƯỢNG CÁ THỂ CỦA QUẦN THỂ SINH VẬT I. Biến động số lượng cá thể Biến động số lượng cá thể của QT là sự tăng hoặc giảm số lượng cá thể. 1. Biến động theo chu kì Là biến động xảy ra do những thay đổi cĩ chu kì của điều kiện MT. 2. Biến động số lượng khơng theo chu kì Là biến động xảy ra do những thay đổi bất thường của MT tự nhiên hay do hoạt động khai thác tài nguyên quá mức của con người gây nên. II. Nguyên nhân gây ra biến động và sự điều chỉnh số lượng cá thể của QT 1. Nguyên nhân gây biến động số lượng cá thể của QT a. Do thay đổi của các nhân tố sinh thái vơ sinh (khí hậu, thổ nhưỡng) - Nhĩm các nhân tố vơ sinh tác động trực tiếp lên SV mà khơng phụ thuộc vào mật độ cá thể trong QT nên cịn được gọi là nhĩm nhân tố khơng phụ thuộc mật độ QT. b. Do sự thay đổi các nhân tố sinh thái hữu sinh (cạnh tranh giữa các cá thể cùng đàn,kẻ thù ăn thịt) - Nhĩm các nhân tố hữu sinh luơn bị chi phối bởi mật độ cá thể của QT nên gọi là nhĩm nhân tố sinh thái phụ thuộc mật độ QT. 2. Sự điều chỉnh số lượng cá thể của QT - QT sống trong MT xác định luơn cĩ xu hướng tự điều chỉnh số lượng cá thể bằng cách làm giảm hoặc làm tăng số lượng cá thể của QT.   - Điều kiện sống thuận lợi QT tăng mức sinh sản + nhiều cá thể nhập cư tới kích thước QT tăng.   - Điều kiện sống khơng thuận lợi QT giảm mức sinh sản + nhiều cá thể xuất cư kích thước QT giảm. 3. Trạng thái cân bằng của QT Trạng thái cân bằng của QT là trạng thái số lượng cá thể ổn định và phù hợp với khả năng cung cấp nguồn sống của MT. QUẦN XÃ SINH VẬT VÀ MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA QUẦN XÃ I. Khái niệm về quần xã SV Quần xã SV là một tập hợp các QT SV thuộc nhiều lồi khác nhau, cùng sống trong một khơng gian và thời gian nhất định. - Các SV trong quần xã gắn bĩ với nhau như một thể thống nhất và do vậy quần xã cĩ cấu trúc tương đối ổn định. II. Một số số đặc trưng cơ bản của quần xã 1. Đặc trưng về thành phần lồi trong quần xã Thể hiện qua: 36
37. a. Số lượng lồi và số lượng cá thể của mỗi lồi: là mức độ đa dạng của quần xã, biểu thị sự biến động, ổn định hay suy thối của quần xã. b. Lồi ưu thế và lồi đặc trưng - Lồi ưu thế là những lồi cĩ số lượng cá thể nhiều, sinh khối lớn hoặc do hoạt động của chúng mạnh. - Lồi đặc trưng là lồi chỉ cĩ ở một quần xã nào đĩ hoặc lồi cĩ số lượng nhiều hơn hẳn các lồi khác trong quần xã. 2. Đặc trưng về phân bố cá thể trong khơng gian của quần xã Cĩ 2 kiểu phân bố: - Phân bố theo chiều thẳng đứng - Phân bố theo chiều ngang. Tuỳ thuộc vào nhu cầu sống của từng lồi giúp giảm bớt mức độ cạnh tranh, tận dụng nguồn sống. III. Quan hệ giữa các lồi trong quần xã. 1. Các mối quan hệ sinh thái (Nghiên cứu bảng 40 SGK) - Quan hệ hỗ trợ : đem lại lợi ích hoặc ít nhất khơng cĩ hại cho các lồi khác. Gồm các mối quan hệ: Cộng sinh, hội sinh, hợp tác. - Quan hệ đối kháng : quan hệ giữa một bên là lồi được lợi và bên kia là lồi bị hại, gồm các mối quan hệ : Cạnh tranh, ký sinh, ức chế - cảm nhiễm, SV này ăn SV khác. 2. Hiện tượng khống chế sinh học Khống chế sinh học là hiện tượng số lượng cá thể của một lồi bị khống chế ở một mức nhất định khơng tăng quá hoặc giảm thấp quá do tác động của các mối quan hệ hoặc hỗ trợ hoặc đối kháng giữa các lồi trong quần xã. DIỄN THẾ SINH THÁI I. Khái niệm về diễn thế sinh thái Diễn thế sinh thái là quá trình biến đổi tuần tự của quần xã qua các giai đoạn, tương ứng với sự biến đổi của MT. II. Các loại diễn thế sinh thái 1. Diễn thế nguyên sinh Diễn thế nguyên sinh là diễn thế khởi đầu từ MT chưa cĩ SV. - Quá trình diễn thế diễn ra theo các giai đoạn sau: + Giai đoạn tiên phong : Hình thành quần xã tiên phong + Giai đoạn giữa : Hiai đoạn hỗn hợp, gồm các quần xã thay đổi tuần tự + Giai đoạn cuối : Hình thành quần xã ổn định. 2. Diễn thế thứ sinh Diễn thế thứ sinh là diễn thế xuất hiện ở MT đã cĩ một quần xã SV sống. - Quá trình diễn thế diễn ra theo sơ đồ sau: + Giai đoạn đầu: Giai đoạn quần xã ổn định + Giai đoạn giữa: Giai đoạn gồm các quần xã thay đổi tuần tự. + Giai đoạn cuối: Hình thành quần xã ổn đinh khác hoặc quần xã bị suy thối. 37
38. III. Nguyên nhân gây ra diễn thế 1. Nguyên nhân bên ngồi : Do tác động mạnh mẽ của ngoại cảnh lên quần xã. 2. Nguyên nhân bên trong : sự cạnh trang gay gắt giữa các lồi trong quần xã. IV. Tầm quan trọng của việc nghiên cứu diễn thế sinh thái Giúp: - Khai thác hợp lí tài nguyên thiên nhiên. - Khắc phục những biến đổi bất lợi của MT. HỆ SINH THÁI I. Khái niệm hệ sinh thái Hệ sinh thái bao gồm quần xã SV và sinh cảnh của quần xã. VD. Hệ sinh thái ao, hồ, đồng ruộng, rừng Hệ sinh thái là một hệ thống sinh học hồn chỉnh và tương đối ổn định nhờ các SV luơn tác động lẫn nhau và đồng thời tác động qua lại với các thành phần vơ sinh. II. Các thành phấn cấu trúc của hệ sinh thái Gồm cĩ 2 thành phần : 1. Thành phần vơ sinh (sinh cảnh ) + Các yếu tố khí hậu + Các yếu tố thổ nhưỡng + Nước và xác SV trong MT 2. Thành phần hữu sinh (quần xã SV ) Tuỳ theo chức năng dinh dưỡng trong hệ sinh thái chúng được xếp thành 3 nhĩm: + SV sản xuất: TV + SV tiêu thụ: ĐV + SV phân giải:Vi SV, nấm, giun đất. III. Các kiểu hệ sinh thái trên Trái Đất Gồm hệ sinh thái tự nhiên và hệ sinh thái nhân tạo 1. Hệ sinh thái tự nhiên Hệ sinh thái trên cạn Hệ sinh thái dưới nước Hệ sinh thái nước ngọt Hệ sinh thái nước mặn. 2. Hệ sinh thái nhân tạo Hệ sinh thái nhân tạo đĩng gĩp vai trị hết sức quan trọng trong cuộc sống của con người vì vậy con người phải biết sử dụng và cải tạo1 cách hợp lí. Hệ sinh thái nhân tạo con người cĩ bổ sung 1 số yếu tố để hệ sinh thái tồn tại, phát triển. B.BỔ SUNG 1. Hệ sinh thái nhân tạo cĩ độ đa dạng thấp hơn so với hệ sinh thái tự nhiên. 38
39. TRAO ĐỔI VẬT CHẤT TRONG HỆ SINH THÁI I. Trao đổi vật chất trong quần xã SV 1. Chuỗi thức ăn - Một chuỗi thức ăn gồm nhiều lồi cĩ quan hệ dinh dưỡng với nhau và mỗi lồi là một mắt xích của chuỗi. - Trong một chuỗi thức ăn, một mắt xích vừa cĩ nguồn thức ăn là mắt xích phía trước, vừa là nguồn thức ăn của mắt xích phía sau. - Trong hệ sinh thái cĩ hai loại chuỗi thức ăn: + Chuỗi thức ăn gồm các SV tự dưỡng, sau đến là ĐV ăn SV tự dưỡng và tiếp nữa là ĐV ăn ĐV. VD. Ngơ → chuột → cú mèo → VSV . + Chuỗi thức ăn gồm các SV phân giải mùn bã hữu cơ, sau đến các lồi ĐV ăn SV phân giải và tiếp nữa là các ĐV ăn ĐV. VD. Giun đất → lươn → cá quả → VSV. 2. Lưới thức ăn - Lưới thức ăn gồm nhiều chuỗi thức ăn cĩ nhiều mắt xích chung. - Quần xã SV càng đa dạng về thành phần lồi thì lưới thức ăn trong quần xã càng phức tạp. 3. Bậc dinh dưỡng Tập hợp các lồi SV cĩ cùng mức dinh dưỡng hợp thành một bậc dinh dưỡng. - Trong quần xã cĩ nhiều bậc dinh dưỡng: + Bậc dinh dưỡng cấp 1 (SV sản xuất, SV phân giải) + Bậc dinh dưỡng cấp 2 (SV tiêu thụ bậc 1) + Bậc dinh dưỡng cấp 3 (SV tiêu thụ bậc 2) II. Tháp sinh thái Tháp sinh thái bao gồm nhiều hình chữ nhật xếp chồng lên nhau, các hình chữ nhật cĩ chiều cao bằng nhau, cịn chiều dài thì khác nhau biểu thị độ lớn của mỗi bậc dinh dưỡng. - Ý nghĩa : Để xem xét mức độ dinh dưỡng ở từng bậc dinh dưỡng và tồn bộ quần xã. - Cĩ ba loại tháp sinh thái : tháp số lượng, tháp sinh khối, tháp năng lượng (chính xác nhất). CHU TRÌNH SINH ĐỊA HĨA VÀ SINH QUYỂN I. Trao đổi vật chất qua chu trình sinh địa hĩa Chu trình sinh địa hố là chu trình trao đổi các chất trong tự nhiên. - Một chu trình sinh địa hố gồm cĩ các phần: tổng hợp các chất, tuần hồn vật chất trong tự nhiên, phân giải và lắng đọng một phần vật chất trong đất, nước. II. Một số chu trình sinh địa hố O2, CO2, H2O, SV tự dưỡng (trong MT) SV phân giải Hợp chất hữu cơ SV dị dưỡng (Protêin,gluxit,lipit) 39
40. 1. Chu trình cacbon - Cacbon đi vào chu trình dưới dạng cabon điơxit (CO2). - TV lấy CO2 để tạo ra chất hữu cơ đầu tiên thơng qua quang hợp. - Khi sử dụng và phân hủy các hợp chất chứa cacbon, SV trả lại CO2 và nước cho MT - Nồng độ khí CO2 trong bầu khí quyển đang tăng gây thiên tai trên Trái Đất. 2. Chu trình nitơ + - - TV hấp thụ nitơ dưới dạng muối amơn (NH4 ) và nitrat (NO3 ). - Các muối trên hình thành trong tự nhiên bằng con đường vật lí, hĩa học và sinh học. - Nitơ từ xác SV trở lại MT đất, nước thơng qua hoạt động phân giải chất hữu cơ của vi khuẩn, nấm, - Hoạt động phản nitrat của vi khuẩn trả lại một lượng nitơ phân tử cho đất, nước và bầu khí quyển. 3. Chu trình nước - Nước mưa rơi xuống đất, một phần thấm xuống các mạch nước ngầm, một phần tích lũy trong sơng , suối, ao , hồ, - Nước mưa trở lại bầu khí quyển dưới dạng nước thơng qua hoạt động thốt hơi nước của lá cây và bốc hơi nước trên mặt đất. III. Sinh quyển 1. Khái niệm sinh quyển Sinh quyển là tồn bộ SV sống trong các lớp đất, nước và khơng khí của trái đất. 2. Các khu sinh học trong sinh quyển Tập hợp các hệ sinh thái tương tự nhau về địa lý, khí hậu và SV làm thành khu sinh học (biơm). Cĩ 3 khu sinh học chủ yếu: - Khu sinh học trên cạn: đồng rêu đới lạnh, rừng thơng phương Bắc - Khu sinh học nước ngọt: khu nước đứng và khu nước chảy - Khu sinh học biển: + Theo chiều thẳng đứng: SV nổi, ĐV đáy, + Theo chiều ngang: vùng ven bờ và vùng khơi. DÕNG NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ SINH THÁI I. Dịng năng lượng trong hệ sinh thái 1. Phân bố năng lượng trên trái đất - Mặt trời là nguồn cung cấp năng lượng chủ yếu cho sự sống trên Trái Đất. - SV sản xuất chỉ sử dụng được những tia sáng nhìn thấy(50% bức xạ) cho quang hợp. - Quang hợp chỉ sử dụng khoảng 0,2-0,5% tổng lượng bức xạ để tổng hợp chất hữu cơ. 2. Dịng năng lượng trong hệ sinh thái - Trong hệ sinh thái năng lượng được truyền một chiều từ SVSX qua các bậc dinh dưỡng, tới MT. Vật chất được trao đổi qua chu trình sinh địa hĩa. - Càng lên bậc dinh dưỡng cao hơn thì năng lượng càng giảm (theo quy luật hình tháp sinh thái)