LTĐH-CĐ 2014 – 2015 GV: Lê Đức Triển Chương I CƠ CHẾ DI TRUYỀN I ADN(axit deoxyribo nuclêic): - Nguyên tắc cấu tạo: Nguyên tắc đa phân Nguyên tắc bổ sung - Đơn phân: Axit Nuclêotit - Chuỗi polyNu: Đầu 3’OH Nu nối với Nu vị trí gốc PO3 (5’) = liên kết P.este  Chuỗi poly có chiều 5’ 3’(or ngược lại) - Cấu trúc AND: “Gồm hai mạch song song, xoắn kép ngược chiều theo chu kỳ” - Đặc điểm bản: + Mỗi vòng xoắn gồm 10 cặp Nu Đường kính = 20Ao + Các Nu mạch liên kết với liên kết hidro theo NTBS (NTBS: A  T,G  X ) - Tính chất: vừa đa dạng vừa đặc trưng(số lượng, thành phần trật tự xếp) - Vai trò: mang, bảo quản truyền đạt TTDT *Lưu ý: - VCDT chủ yếu SV nhân thực gồm nhiều ADN kép thẳng - VCDT chủ yếu SV nhân sơ ADN kép vòng II GEN VÀ MÃ DI TRUYỀN Khái niệm gen - Gen đoạn AND mang thơng tin mã hóa cho phân tử xác định (ARN Prôtêin) Mã di truyền (MDT) - MDT: trình tự Nu quy định aa Hay MDT mã ba-bộ ba mã hóa - Đặc điểm MDT + Tính phổ biến: Mọi sinh vật dung chung mã di truyền + Tính thái hóa: Một axit amin mã hóa hai nhiều ba + Tính liên tục: Mã đọc liên tục chiều 5’3’ mARN Và khơng gối lên + Tính đặc hiệu: MDT mã hóa cho axit amin tương ứng Có ba khởi đầu: AUG ba ba kết thúc: UAA, UAG, UGA * Nhìn chung, mã di truyền vạn (nhưng khơng tuyệt đối) vì: số ba mã hóa cho axit amin phần lớn sinh vật, lại mã hóa cho axit amin khác số sinh vật Chú ý: số ngoại lệ Codon Trong nhân Ty thể động vật có vú AGA, AGG Arginin Kết thúc AUA, AUX, AUU Izôlơxin Mêtionin UGA Kết thúc Triptôphan III CƠ CHẾ TÁI BẢN ADN A Tái Sinh vật nhân sơ (Prokaryote) Nguyên tắc chép: Bán bảo toàn, bổ sung Khởi đầu - Tháo xoắn AND: enzym gyraza - Phá vỡ liên kết hiđro: Ezym helicaza - Prôtêin SSB liên kết hai mạch đơn: làm cho hai mạch không kết hợp trở lại Tổng hợp mạch (đơn vị tái chưa hoàn chỉnh: ARNmồi = Okazaky + 1) a Tổng hợp mạch liên tục - Tổng hợp đoạn mồi ARN (primer) Dài khoảng 10 Nu Enzym primaza xúc tác - Đoạn mồi ARN khởi đầu cho trình kéo dài mạch đơn theo chiều 5’3’ (tương ứng với mạch mẹ 3’  5’) - Các Nu tự liên kết với mạch mẹ theo NTBS Enzym ADN -Polymeraza III - Hoàn thành mạch liên tục: Enzym ADN – Polymeraza I cắt bỏ đoạn mồi b Tổng hợp mạch gián đoạn: không liên tục, đoạn Okazaky - Trên mạch mẹ 5’ 3’, mạch tổng hợp theo hướng từ 5’ 3’ dẫn đến chiều tổng hợp ngược chiều tháo xoắn AND mẹ, theo thứ tự sau: + 1: Tổng hợp đoạn mồi ARN (primer) Trang 5.2014 LTĐH-CĐ 2014 – 2015 GV: Lê Đức Triển + 2: Kéo dài đoạn ngắn Okazaki (khoảng 1000-2000 Nu) theo NTBS Enzym ADNPolymeraza III + 3: Enzym ADN-Polymeraza I cắt bỏ đoạn mồi + 4: Enzym ligaza nối đoạn Okazaky với Chú ý: Enzym ADN-Polymeraza III có tính chất - Chỉ tác dụng vào đầu OH vị trí 5’ (của đường C5H10O4) Nu đứng sau để liên kết vào đầu OH vị trí 3’(gốc Photphat) Nu trước  nên mạch phát triển theo chiều 5’3’ - Xúc tác kéo dài mạch AND theo NTBS B Tái Sinh vật nhân thực (Eukaryote) Về giống sinh vật nhân sơ Cịn Eukaryote có số điểm khác sau: - Có nhiều loại enzym tham gia( có đến loại AND polymeaza) - Có nhiều đơn vị tái bản, đơn vị cách khoảng 20.000 cặp Nu Đơn vị tái hoàn chỉnh Liên quan ARNmồi số đoạn Okazaky: ARNmồi = Okazaky + 2(vì tổng hợp theo hướng) - Sự chép xảy theo hai hướng - Số lượng kích thước NST lớn - Thời gian chép dài hơn(6-8h) (trong Vi khuẩn E.coli 40 phút) - Tốc độ khoảng 10-100 Nu/s (Prokaryote khoảng 1.500 Nu/s) - Quyết định tái diễn pha G1 - Quá trình nhân đôi diẽn thực pha S Sự hình thành Nuclêơxơm: Một đoạn AND dài 146 cặp Nu quấn 1.3/4 vịng quanh khối cầu Prơtêin(có phân tử Prô Histôn) Nuclêôxôm  Nhiều Nuclêôxôm liên kết với đoạn AND khoảng 15-100 cặp Nu tạo thành sợ bản: pôly Nuclêôxôm  … IV PHIÊN MÃ Tất ARN tổng hợp từ AND trừ ARN số Virút A Phiên mã sinh vật nhân sơ Giai đoạn khởi động - Enzym ARN-Polymeraza nhận biết vùng khởi động-promotor - Tháo xoắn, bẽ gãy liên kết H giải phóng mạch mang mã gốc làm khuôn tổng hợp mARN Giai đoạn kéo dài - Enzym ARN-Polymeraza di chuyển 3’5’/mạch gốc AND ARN kéo dài 5’3’ - Các riNu nội bào liên kết với mạch gốc theo NTBS (năng lượng cung cấp: rinucleotit Tri- P) - Khi chiều dài ARN khoảng 12 rNu, tách dần khỏi mạch khuôn Giai đoạn kết thúc: gặp điểm kết thúc: trình phiên mã dừng lại ARN tách khỏi AND AND đóng xoắn trở lại * Q trình nhân đơi ADN phiên mã diễn gần đồng thời B Phiên mã sinh vật nhân thực Về bản, tượng tự nhân sơ Có số điểm khác sau - Chỉ diễn gen - Có nhiều loại Enzym tham gia: + Enzym ARN-Polymeraza I: cần cho việc tổng hợp ARN trừ rARN 5S + Enzym ARN-Polymeraza II: cần cho việc tổng hợp mARN + Enzym ARN-Polymeraza III: cần cho việc tổng hợp tARN rARN 5S - Gồm hai trình: tổng hợp tiền mARN hình thành mARN trưởng thành Tổng hợp tiền mARN, gồm giai đoạn: tương tự tổng hợp mARN nhân sơ Quá trình hình thành mARN trưởng thành (hoạt động), diễn nhân - Gắn mũ Guanin: giúp mARN khỏi nhân đến TBC tham gia thành lập tín hiệu dịch mã - Gắn đuôi Poly A: ổn định cấu trúc cấu mARN lâu dài trình dịch mã - Quá trình cắt nối: cắt bỏ đoạn Intron tiền mARN, Nối đoạn Exon lại với nhau mARN trưởng thành Chui qua lỗ nhân TBC thực chức **Số lần phiên mã nhân đơi khơng V DỊCH MÃ I Vai trò loại ARN trình dịch mã mARN - Làm khn trực tiếp dịch mã: mang codon Trang 5.2014 LTĐH-CĐ 2014 – 2015 GV: Lê Đức Triển - Sv nhân sơ: mARN đơn vị phiên mã nhiều gen - Sv nhân thực: mARN đơn vị phiên mã gen tARN Mang anticodon: Vận chuyển axit amin hoạt hóa đến tham gia dịch mã, cấu trúc nguyên tắc bổ sung G-X, A-U ngược lại số đoạn (Hình vẽ) rARN: Tham gia Protein tạo nên riboxom (với 50 loại Protein) Nơi hình thành liên kết peptit II Các giai đoạn dịch mã Enzim  a Hoạt hoá axit amin: aa  ATP  a.a* (Hoạthóa)  tARN  tARN a.a  Vai trò: Cung cấp nguyên liệu b Tổng hợp chuỗi poly - Khởi đầu: + Tiểu phần nhỏ riboxom + mARN vị trí đặc hiệu + Bộ ba đối mã tARN-a.aMĐ khớp bổ sung với ba mở đầu mARN: AUG + Tiểu phần lớn kết hợp với tiểu phần bé  ribooxom hoàn chỉnh Dịch mã bắt đầu - Giai đoạn kéo dài + Riboxom có vị trí: A nơi tiếp nhận tARN-aa P hình thành liên kết peptit giữ peptit-tARN + tARN-aa1 có ba đối mã khớp bổ sung với mã thứ vị trí A cạnh a.aMĐ Hình thành liên kết peptit vị trí P giải phóng phân tử H2O + Ribom trượt ba, giải phóng tARN mang a.aMĐ chuẩn bị tiếp nhận tARN-aa2  Quá trình lặp lại kéo dài chuỗi poly peptit - Giai đoạn kết thúc: gặp dấu hiệu kết thúc dịch mã.(UAA, UGA UAG) dừng lại khơng có tARN-aa tương ứng + Phức hợp Polypeptit-tARN tách làm đơi, giải phóng Polypeptit tARN + a.aMĐ tách khỏi chuỗi Polypeptit  hình thành cấu trúc hồn chỉnh có hoạt tính sinh học + Riboxom khơng cịn liên kết với Phức hợp Polypeptit-tARN tách làm đôi d Polyxom: Trên mARN lúc có nhiều riboxom trượt polyxom *********** Mối quan hệ AND-mARN-Protein-tính trạng - TTDT AND truyền đạt qua hệ tế bào chế chép - TTDT AND biểu thành tính trạng thơng qua phiên mã dịch mã - Bố mẹ khơng truyền cho tính trạng mà truyền cho hệ gen  ba trình: tự sao, phiên mã dịch mã chế di truyền cấp phân tử VI ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG CỦA GEN (là điều hoà lượng sản phẩm gen) I Điều hòa hoạt động gen SV nhân sơ (Prokaryote) Mơ hình Operon – Lac - F.Jacôp J.Mônô phát vi khuẩn E.Coli năm 1961 với mơ hình Ơperon Lac - Cấu trúc Ơperon Lac + Vùng khởi động P: nơi bám enzim ARN polymrzara khởi động trình phiên mã + Vùng vận hành O: nơi bám vào Protein ức chế: Pr - R (Pr điều hịa) Chỉ huy q trình phiên mã + Nhóm gen cấu trúc: cấu trúc nên enzim phân giải Lactozo - Gen điều hòa R: Tổng hợp Pro ức chế, liên kết vào vùng vận hành O - Cơ chế hoạt động: Đối với Ôperon Lac: tín hiệu điều hịa đường lactozo : chất cảm ứng I + Khi MT khơng có Lactozo: Pr – R + O  ngăn cản hoạt động enzym ARN polymrzara Do ngăn cản phiên mã nhóm gen cấu trúc nhóm gen cấu trúc không biểu Trang 5.2014 LTĐH-CĐ 2014 – 2015 GV: Lê Đức Triển + Khi MT có Lactozo: Lactozo (I) + Pr-R  giải phòng vùng vận hành O EnZym ARN polymrzara hoạt động bình thường, trình phiên mã xảy để thực tổng hợp Enzym thủy phân đường lactozo  Khi MT hết đường lactozo trình phiên mã dừng lại **Bản chất: điều hòa phiên mã II Điều hòa hoạt động gen SV nhân thực Eukaryote Có khác biệt lớn so với SV nhân sơ tín hiệu lẫn chế Mức độ nhiễm sắc chất - điều hịa trạng thái đóng tháo xoắn - điều hịa q trình đóng mở gen - điều hịa vị trí C5 làm ngừng hoạt động gen Mức độ phiên mã - điều hòa trực tiếp đến đóng mở gen - Tham gia điều hịa trình tự cis (ở gần) Protein điều hòa đảm nhiệm (nhân tố trans) - Sự tham gia nhóm có tác dụng khuếch đại biểu gen - Điều hòa nhân tố trans, - điều hịa lựa chọn promoter thích hợp Mức sau phiên mã - Hiện tượng ghép nối: tiền mARN  mARN trưởng thành - Điều hòa biểu gen cách tăng giảm tuổi thọ mARN - dự trữ mARN phương tiện tham gia điều hòa Mức độ dịch mã (chưa nghiên cứu rõ) Mức độ sau dịch mã - Điều hóa biến đổi cấu trúc khơng gian sinh học Protein - điều hòa hoạt động Protein ÊƠâđđâƠÊ Chng I BIN D - T BIN - Đột biến (ĐB): biến đổi vật chất di truyền (VCDT) + mức phân tử đột biến gen(ĐBG), + mức tế bào đột biến Nhiễm sắc thể (ĐB NST)) - Đặc điểm đột biến: biến đổi đột ngột VCDT dẫn đến biến đổi đột ngột, vô hướng lẻ tẻ kiểu hình (tính trạng) - Thể ĐB: thể mang ĐB biểu kiểu hình - Thể khảm: thể bình thường có số mô, quan bị đột biến biểu lờn kiu hỡnh ÊƠâđđâƠÊ Phn I.T BIN GEN I Khái niệm dạng ĐBG - Khái niệm: ĐBG biến đổi cấu trúc AND(gen) liên quan đến cặp Nu (Thay đổi trật tự Nu gen) - Các dạng ĐBG điểm : mất, thêm thay cặp Nu II Nguyên nhân chế phát sinh ĐBG - Nguyên nhân: tác nhân lý hóa sinh mơi trường bên ngồi rối loạn sinh hóa lý từ bên tế bào thể - ĐBG phụ thuộc vào: + I, [], thời gian tác động, chất – loại tác nhân + Đặc điểm cấu trúc gen, tổ hợp gen Gen bền vững khó ĐB, gen dễ ĐB sinh nhiều alen - Cơ chế sinh ĐBG: chép nhầm lẫn(rối loạn chép) tác nhân biến đổi cấu trúc gen Dạng ĐB thay cặp Nu (thường gặp nhất) - dạng đồng hoán (hay đồng chuyển): A-T  G-X G-X  A-T - dạng dị hoán (hay dị chuyển): A-T  T-A X-G ngược lại 5BU Tác nhân 5-BU A  T  A  5BU  G  5BU  G  X  k 1 k 2 k 3 * A Tác nhân Adenin A* hỗ biến: A  T  A*  T  A *  X  G  X k 1 k 2 k 3 * G Tác nhân Guanin G* hỗ biến: G  X  G*  X  G*  T  A  T k 1 k2 k 3 Trang 5.2014 LTĐH-CĐ 2014 – 2015 GV: Lê Đức Triển - Hậu quả: + Số lượng Nu, khối lượng gen, chiều dài không thay đổi + Số liên kết Hidro tăng giảm khơng + Biểu lên kiểu hình phụ thuộc nhiều yếu tố, vì: ĐB tạo mã câm, mã mở đầu, sai nghĩa không đổi nghĩa  Hậu nghiêm trọng hai dạng lại Dạng ĐB thêm cặp Nu - Tác nhân acridin: + Nếu xen vào sợi khuôn làm thêm cặp Nu + Nếu xen vào mạch tổng hợp gây cặp Nu  Dựa vào dạng để xác định MDT mã ba - Hậu quả: + Số lượng Nu, khối lượng gen, chiều dài, số liên kết Hidro thay đổi  ĐB lệch khung + Nếu vị trí ĐB gần mã mở đầu hệu nghiêm trọng đặc biệt vị trí mã mở đầu + Ảnh hưởng lớn đến trình tự Nu gen cấu trúc codon thay đổi theo kiểu “dồn toa” hay dịch khung  trình tự đọc codon thay thay đổi  thành phần trình tự a.a thay đổi: Pro giảm hoạt tính + ĐB tạo mã câm xảy vị trí gần mã MĐ nguy hiểm  Các dạng ĐBG xảy vào Pha S có khả phục hồi III Sự di truyền Biểu ĐBG ĐBG phát sinh chép qua chế nhân đôi truyền lại cho hệ sau qua phân bào - ĐB giao tử: ĐBG phát sinh qua trình hình thành giao tử qua thụ tinh vào hợp tử + Nếu ĐBG trội biểu + Nếu ĐBG lặn thường tồn hợp tử dạng dị hợp không biểu hệ Qua q trình giao phối có hội biểu - ĐB tiền phơi: xảy giai đoạn hợp tử có 2-8 phơi bào Di truyền qua SSHT SSVT + Nếu ĐB trội biểu kiểu hình  thể ĐỘT BIẾN + Nếu ĐB lặn có khả tiềm ẩn truyền lại cho hệ sau - ĐB xôma: xảy tế bào sinh dưỡng nhân lên mô quan Di truyền qua SSVT khơng di truyền qua SSHT + Nếu ĐB trội  tạo thành thể khảm + Nếu ĐB lặn không biểu Chú ý: - khả di truyền ĐBG phụ thuộc vào số yếu tố sau: + Giao tử mang ĐBG phải trực tiếp thụ tinh tạo hợp tử + Không gây chết + Không gây bất thụ - ĐBG có tính thuận nghịch, chủ yếu ĐB lặn Giá trị thích nghi Thể ĐB thay đổi phụ thuộc vào môi trường tổ hợp gen IV Hậu vai trò ĐBG Hậu quả: - Gen bị ĐB  mARN bị đột biến thay đổi số lượng, thành phần, trật tự a.a Protein  gây biến đổi đột ngột, gián đoạn tính trạng cá thể - Đa số có hại, số ĐBG trung tính có lợi Vì: ĐBG thường gây rối loạn q trình sinh tổng hợp Protein, gây cân ổn định cũ kiểu gen kiểu gen với môi trường  nên đa số ĐBG có hại cho thể Ví dụ: Hemoglobin người trưởng thành HbA gồm chuỗi(2α 2β) Trên chuỗi ĐB β thay cặp A-T thành cặp T-A (dị hoán) : a.a thứ a.glutamic thay a.valin, làm cho HbAHbS: gây bệnh hồng cầu lưỡi liềm Nếu thể tồn dạng HbS HbS: bị thiếu máu nặng thường chết sớm Vai trò: - Làm cho sinh vật ngày đa dạng, phong phú - ĐBG di truyền được, nguồn ngun liệu chủ yếu cho q trình tiến hóa chn gin ÊƠâđđâƠÊ Trang 5.2014 LTH-C 2014 2015 GV: Lê Đức Triển Phần NHIỄM SẮC THỂ (NST) – ĐỘT BIẾN NST I Đại cương NST - NST: thể có khả bắt màu đặc trưng nhân tế bào - Hình thái: Hình que, đậu, V Vào kỳ NST gồm nhiễm sắc tử chị em dính tâm động gọi cromatit chị em (quan sát đếm vào kỳ giữa) - Trong tế bào sinh dưỡng NST tồn thành cặp tương đồng: gọi thể lưỡng bội - ký hiệu 2n - Bộ NST loài đặc trưng về: số lượng, hình thái cấu trúc NST II Cấu trúc siêu hiển vi NST NST = ADN + Protein histon (có mặt VCDT tế bào nhân thực) + Nucleoxom = đoạn ADN dài 146 cặp Nu, quấn 1.3/4 vòng quanh khối cầu Protein histon( phân tử) + Các Nucleoxom liên kết với đoạn ADN khoảng 15-150 cặp NuSợi hay sợi nhiễm sắc hay Poly Nucleoxom Trên đoạn nối có phân tử Protein histon III Chức NST - Chức năng: lưu giữ, bảo quản, truyền đạt TTDT qua chế tự nhân đôi, phân ly, tổ hợp diễn qua trình phân bào thụ tinh - Trên NST mang ADN – gen quy định tính trạng NST tồn thành cặp nên gen tồn thành cặp Riêng NST giới tính mang gen quy định giới tính đặc điểm sinh dục phụ IV Sự biến đổi hình thái NST chu kỳ tế bào Nguyên phõn : Gim phõn : ÊƠâđđâƠÊ Phn 2.1 ĐỘT BIẾN CẤU TRÚC NHIỄM SẮC THỂ (NST) - Khái niệm ĐB cấu trúc NST: biến đổi xảy cấu trúc NST - Nguyên nhân: tác động yếu tố tế bào, thể + Bên ngồi: tia phóng xạ, hóa chất, nhiệt, virus + Bên trong: thay đổi hoạt động sinh lý hóa mơi trường nội bào, thể - Các dạng: mất, lặp, đảo, chuyển đoạn NST - Vai trò: tạo nguyên liệu cho trình tiến hóa chọn giống I ĐB đoạn NST - Khái niệm: NST bị đoạn - Cơ chế: NST bị đứt làm n phần, có phần giữ lại hình thành NST - Đặc điểm: Một NST bị đoạn  gen đoạn  giảm VCDT  số tính trạng - Hậu quả: + ĐB xảy tất loại tế bào tế bào sinh dưỡng đoạn ngắn sống nhân lên thể + đa số trường hợp đồng hợp đoạn thường: gây chết làm giảm sức sống đoạn nhỏ Ví dụ: ruồi giấm  Chứng tỏ: NST phân hóa mạnh, đoạn nhỏ đảm nhận chức phận cần thiết sống + Mất đoạn dài thường gây chết, phá vỡ cân hệ gen - Ý nghĩa: + Xác định vị trí gen nst + Loại bỏ khỏi NST số gen không mong muốn vật nuôi trồng(trong đoạn nhỏ) - Ở người: + đoạn nhỏ nhánh dài NST số 22 gây bệnh Lơxêmi hạt kinh-một loại ung thư máu + Mất đoạn NST 21 gây Ung thư máu điển hình + Mất đoạn NST số gây hội chứng mèo kêu II Lặp đoạn NST - Khái niệm: đoạn NST lặp lại số lần - Cơ chế: trao đổi chéo không cân hai bốn cromatit cặp NST tương đồng vào kỳ đầu I giảm phân hai cromatit NST Trang 5.2014 LTĐH-CĐ 2014 – 2015 GV: Lê Đức Triển - Đặc điểm: tăng số lượng gen, VCDT - Hậu quả: tăng cường hạn chế biểu tính trạng Ví dụ + lúa đại mạch, dạng ĐB làm tăng hoạt tính enzym amylaza có ý nghĩa sản xuất bia + ruồi giấm, lặp đoạn Bar NST X gây mắt lồi thành mắt dẹt, lặp đoạn lớn mắt dẹt - Ý nghĩa: + Lặp đoạn có ý nghĩa với tiến hóa gen tạo lặp gen, tạo điều kiện cho gen ĐB tạo nên gen với chức III Đảo đoạn NST - Khái niệm: đoạn NST bị đảo ngược trật tự xếp - Cơ chế: NST có đoạn bị đứt ra, quay 180 o sau nối lại vị trí - Đặc điểm: gen đoạn đảo xếp lại theo trật tự ngược, cịn phần khác bình thường Số - lượng VCDT không thay đổi, thay đổi trật tự gen + Có hai dạng, đảo đoạn quanh tâm đảo đoạn ngồi tâm + Nhìn chung NST dạng tiếp hợp trao đổi chéo bình thường + Ở thể dị hợp đảo đoạn xa tâm, trao đổi chéo hình thành nên NST hai tâm động NST không tâm động  hình thành giao tử khơng bình thường - Hậu quả: + Thể ĐB đảo đoạn, có khả phát triển bình thường, nên có tính phổ biến định + gặp nhiều loài thực vật + Những cá thể mang đảo đoạn có khả thích nghi với mơi trường cách tương đối - Ý nghĩa: + Góp phần chứng minh tính thích nghi tương đối ĐB giải thích thích nghi Sv với MTS + tạo đa dạng thứ loài IV Chuyển đoạn - Khái niệm: đoạn NST bị thay đổi vị trí NST - Cơ chế: NST khác bị đứt đoạn sau chuyển đoạn đứt cho - Đặc điểm: làm thay đổi VCDT Có dạng + Chuyển đoạn tương hỗ không tương hỗ + Chuyển đoạn xảy cặp NST giới tính đoạn tương đồng - Hậu quả: + Làm giảm khả sinh sản ĐV TV + Chuyển đoạn lớn thường gây chết giảm khả sinh sản động vật + Một số chuyển đoạn nhỏ cịn có lợi cho SV đặc biệt thực vật - Ý nghĩa: + Ứng dụng để chuyển gen mong muốn từ loài sang loài khác + tạo đa dạng thứ lồi Nhìn chung: - ĐB đảo đoạn đa số chuyển đoạn không làm VCDT, thay đổi vị trí gen NST - ĐB thêm làm giảm tăng VCDT - dạng ĐB mất, thêm, đảo chủ yếu diễn NST, cò chuyển đoạn nhiều NST khác  tăng đa dạng phong phú cho NST loài, nguyên liu ca tin húa v chn ging ÊƠâđđâƠÊ Phn 2.2 ĐỘT BIẾN SỐ LƯỢNG NHIỄM SẮC THỂ (NST) Khái niệm: biến đổi số lượng NST tế bào I Thể lệch bội hay dị bội Khái niệm: - Là biến đổi số lượng cặp NST (cặp gen) NST (toàn cặp gen) lưỡng bội 2n loài - dạng dị bội thường gặp 2n – 1: thể nhiễm Trang 5.2014 LTĐH-CĐ 2014 – 2015 GV: Lê Đức Triển 2n + 1: thể ba nhiễm hay thể tam nhiễm 2n – 2: thể khuyết nhiễm thể không nhiễm 2n + 2: thể bốn nhiễm hay thể đa nhiễm 2n – – 1: thể nhiễm kép 2n + + 1: thể ba nhiễm kép hay tam nhiễm kép Cơ chế phát sinh thể lệch bội: Do rối loạn phân bào, mà cặp NST có nhân đơi mà khơng phân ly Mơ tả hình thành Đao, calaiphenter… Ngun nhân: - Do khơng hình thành sợi tơ vơ sắc thoi phân bào - Do sợi tơ vô sắc thoi phân bào bị đứt gãy phân bào Sự biểu di truyền thể lệch bội: hậu - Thường thể ba có sức sống khả sinh sản dạng lượng bội - Ở người, tỷ lệ sẩy thai tự nhiên ĐB thể ba 53,7%, thể 15,3%  chứng tỏ: đa số ĐB lệch bội thường gây chết giai đoạn sớm Nếu sống mắc bệnh hiểm nghèo hội chứng Đao (3NST 21), Tơcnơ (1NST X), Calaiphento (3NST giới tính XXY), Hội chứng Patau(3NST 13), Hội chứng Edwards(3NST 18) Ý nghĩa: - Cung cấp nguyên liệu cho chọn giống tiến hóa - Thực tiễn chọn giống: dụng thể lệch bội để xác định vị trí gen NST - Cịn thể khuyết nhiễm, thể nhiễm thường gây chết Cách viết giao tử cho thể 3: DÙNG HÌNH TAM GIÁC Cách viết giao tử cho thể 4: DÙNG HÌNH CHỮ NHẬT ÊƠâđđâƠÊ II Th a i Khỏi nim: - Thể đa bội là: thể tế bào sinh dưỡng, có biến đổi số lượng tồn cặp NST NST lưỡng bội 2n lồi Dẫn đến NST có số lượng lớn 2n bội số n - Ví dụ: 3n, 4n, 2n1 + 2n2 Đa bội hóa nguồn: - Đa bội nguồn (tự đa bộ) tăng số lượng NST (tức n) (hay hệ gen bản) theo bội số ngun lần - Ví dụ: NST (hay hệ gen bản) A : A thể đơn bội, AA lưỡng bội, AAA tam bội, AAAA tứ bội - Trong thiên nhiên: + Thể đa bội hình thành theo nhiều phương thức khác gặp phổ biến thực vật Hiếm gặp động vật, Vì sao? + Thể đa bội có giá trị lớn dạng sinh sản sinh dưỡng, chúng ổn định qua thời gian dài a Cơ chế: - nguyên phân lần hợp tử, toàn cặp NST có nhân đơi mà khơng phân ly  Tạo thể đa bội (Còn xảy tế bào sinh dưỡng tạo thành thể khảm) - q trình giảm phân tồn cặp NST có nhân đơi mà khơng phân ly, tạo giao tử bất thường , giao kết hợp giao tử bất thường khác giao tử bình thường n để tạo thể đa bội b Nguyên nhân: phân bào khơng có hình thành thoi phân bào(thoi vơ sắc) có hình thành thoi phân bào mà bị đứt gãy toàn sợi tơ phân bào - tác nhân điển hình: cơnxixin (ức chế hình thành thoi phân bào) c Đặc điểm thể tự đa bội: - Lượng ADN tăng gấp bội nên trình tổng hợp chất hữu diễn mạnh mẽ Vì thể đa bội có tế bào to, co quan sinh dưỡng to, phát triển khỏe sức chống chịu cao - Các thể đa bội lẻ khơng có khả sinh giao tử bình thường nên thường khơng có hạt thích nghi với hình thức sinh sản sinh dưỡng - Thể đa bội thường gặp thực vật, gặp động vật - Các thể tạo thành giống mới, lồi có ý nghĩa tiến hóa chọn giống Đa bội hóa khác nguồn: Trang 5.2014 LTĐH-CĐ 2014 – 2015 GV: Lê Đức Triển - Thể đa bội hóa khác nguồn (thể dị đa bội): thể có hay nhiều NST hay nhiều loài khác tế bào toàn thể - Ký hiệu cho thể song nhị bội: 2n1 + 2n a Cơ chế: q trình có kết hợp lai xa đa bội hóa ví dụ: cho lai cải củ (Raphanus) có NST 2n = 18R với cải bắp có NST 2n = 18B cải củ 2n = 18R cải bắp 2n = 18B P: x GP: 9R x 9B F1: 9R + 9B Đa bội hóa F1: 2n1 + 2n = 18R + 18B - Quá trình lai xa, tao lai xa : bất thụ (bộ NST n1 + n2) Khi đa bội hóa lên, thu thể song nhị bội có khả sinh sản bình thường  hữu thụ - Như vậy: Khi đa bội hóa lai xa khắc phục khó khăn lai xa, biến bất thụ thành hữu thụ Và tạo loài b Ý nghĩa:cung cấp nguyên liệu cho tiến hóa chọn giống Trong thực tiễn: - Tạo giống ăn không hạt, to giàu dinh dưỡng, trồng thân to to - Giải thích vùng có điều kiện khắc nghiệt tỷ lệ thực vật đa bội lại tăng lên III Một số vấn đề Đa bội động vật: - Hiếm gặp, đặc biệt động vật bậc cao Vì: + Đa số động vật phân tính, có chế xác định giới tính phức tạp nên hợp tử tồn giai đoạn sớm phơi sau chết + Động vật thấp, gặp động vật sinh sản theo lối trinh sinh có đa bội gần giống với thực vật - Tạo thể dị đa bội động vật khó khăn thực vật Hiện tượng nội đa bội: - Cơ chế tượng nội đa bội: tế bào có nhân lên nhiễm sắc thể mà không kèm theo phân bào Cuối tạo bó NST  NST khổng lồ - Gặp tế bào tuyến nước bọt ruồi giấm, rễ bina - Nội đa bội có chủ yếu mơ phân hóa q trình phân bào dừng li Cng gp t bo ung th ÊƠâđđâƠÊ Chương II.1 QLDT – DI TRUYỀN HỌC MENDEN A ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU I Đối tượng nghiên cứu: Cây đậu Hà Lan: có đặc điểm bật phù hợp sau - Có nhiều tính trạng biểu rõ ràng, dễ quan sát - Thời gian sinh trưởng phát triển ngắn - Khả tự thụ phấn cao dễ tạo dòng II Phương pháp nghiên cứu “Phương pháp phân tích thể lai” - Bước 1: Tạo dòng chủng: phương pháp tự thụ phấn bắt buộc giao phấn dịng Vậy: Tự thụ gì? - Bước 2: Theo dõi di truyền riêng rẽ cặp tính trạng qua phép lai bố mẹ chủng - Bước 3: Thống kê kết quả, đưa giả thuyết giải thích - Bước 4: Lai kiểm chứng III Các thuật ngữ ứng dụng - Tính trạng: đặc điểm cụ thể hình thái, cấu tạo sinh lý thể Ví dụ - Cặp tính trạng tương phản: hai trạng thái biểu trái ngược thuộc loại tính trạng Ví dụ - Kiểu hình: tập hợp tính trạng thể - Gen: nhân tố di truyền xác định hay kiểm tra tính trạng thể sinh vật - Alen: trạng thái khác gen (1 locut NST) - Dòng hay giống thuần: giống có đặc điểm di truyền đồng nhất, giống bố mẹ Một số ký hiệu: - P: bố, mẹ “x”: phép lai - G: giao tử - F: hệ B QUY LUẬT PHÂN LY Trang 5.2014 LTĐH-CĐ 2014 – 2015 GV: Lê Đức Triển I Thí nghiệm II Giải thích: Bằng tượng giao tử khiết - Nhân tố di truyền = giao tử khiết: tính trạng cặp nhân tố di truyền quy định, cặp nhân tố khơng hịa lẫn vào Một có nguồn gốc từ bố có nguồn gốc từ mẹ - Giải thích: phân ly tổ hợp cặp nhân tố qua trình phát sinh giao tử thụ tinh III Sơ đồ minh chứng “Khi lai bố mẹ chủng khác cặp tính trạng tương phản hệ thứ có phân ly theo tỷ lệ xấp xỉ trội:1 lặn” IV Nội dung quy luật Khoa học đại đầy đủ: Mỗi tính trạng quy định cặp alen, có nguồn gốc từ bố, có nguồn gốc từ mẹ Các alen bố mẹ tồn tế bào thể cách riêng rẽ Khi hình thành giao tử, thành viên cặp alen phân ly đồng vè giao tử, nên 50% giao tử chứa alen 50% chứa alen khác V Cơ sở tế bào học - Trong tế bào lưỡng bội, nhiễm sắc thể tồn thành cặp gen tồn thành cặp tương ứng cặp NST Vì phân ly cặp NST giảm phân kết hợp ngẫu nhiên thụ tinh giao tử đực cái phân ly tổ hợp cặp gen tương ứng - Kiểu gen: AA giảm phân cho loại giao tử A Aa giảm phân cho loại giao tử với tỷ lệ 1A:1a aa giảm phân cho loại giao tử a VI Điều kiện nghiệm QLPL - Bố mẹ chủng mang cặp tính trạng tương phản - Một cặp gen quy định tính trạng - Số lượng cá thể f phải đủ lớn - Các nst phân ly giảm phân tổ hợp ngẫu nhiên thụ tinh - Các giao tử hợp tử có sức sống - Tính trạng trội trội hồn tồn VII Lai phân tích - Khái niệm: LPT phép lai thể mang tính trạng trội cần xác định kiểu gen với thể mang tính trạng lặn tính trạng - Nếu: + Đời đồng tính thể cần kiểm tra đồng hợp trội + Đời phân tính thể đem kiểm tra dị hợp VIII Ý nghĩa quy luật phân ly - Giải thích tượng phổ biến tự nhiên: thong thường tính trạng trội tính trạng tốt ngược lại - Chọn giống: xác định tính trạng trội lặn - Kiểm tra độ chủng tính trạng trước đem vào sản xuất phép lai phân tích tránh tượng thối hóa giống ÊƠâđđâƠÊ C QUY LUT PHN LY C LP I Thí nghiệm: Phân tích kết ơng rút ra: “ Khi lai bố mẹ chủng khác hai (hoặc nhiều) cặp tính trạng tương phản di truyền độc lập với xác suất xuất kiểu hình F2 tích xác suất tính trạng hợp thành nó” II Giải thích - Mỗi cặp tính trạng cặp nhân tố di truyền quy định, tồn độc lập Pt/c: AABB x aabb AB x ab GP: 100% F1: AaBb x AaBb F1x F1: G F1: (AB = Ab = aB = ab = 1/4) x (AB = Ab = aB = ab = 1/4) F2: A-B- : A-bb : aaBb : aabb Trang 10 5.2014 LTĐH-CĐ 2014 – 2015 GV: Lê Đức Triển - điều chỉnh cấu xã hội về: giới, tuổi, trình độ học vấn, nghề nghiệp - điều chỉnh phân bố dân cư - nâng cao chất lượng sống, nâng cao dân trí… kiểm sốt dân số sách dân số - Kiểm sốt mức sinh: phù hợp với tình hình xã hội thiên nhiên Các yếu tố ảnh hưởng: Kinh tế, yếu tố văn hóa xã hội - Kiểm soát mức tử: Các yếu tố ảnh hưởng: Tuổi giới tính Trình độ y học yếu tố khác - Kế hoạch hóa gia đình: biện pháp trung tâm nhằm giảm mức sinh, hạn chế mức tăng dân số β Ơ BIN ĐỘNG SỐ LƯỢNG CÁ THỂ CỦA QUẦN THỂ I khái niệm biến động số lượng (BĐSL) - BĐSL: tăng hay giảm số lượng cá thể Qt - Qt đạt kích thước tối đa cân với sức chứa MT (mức sinh~mức tử) số lượng cá thể dao động quanh giá trị cân - Nguyên nhân: tác động nguồn thức ăn, không gian sống, nhân tố MT khác… II Các dạng biến động biến động khơng có chu kỳ - Biểu hiện: số lượng cá thể(kích thước) Qt tăng giảm đột ngột - Nguyên nhân: Do điều kiện bất thường tự nhiên, hoạt động khai thác tài ngun, chăn ni trồng trọt người Ví dụ: + bò sát, ếch nhái miền Bắc việt nam có biến động số lượng bất thường vào năm có rét đậm: to< oC, + sau trận lụt: bò sát, chim nhỏ, gặm nhấm miền bắc trung giảm mạnh * Nguyên nhân ngẫu nhiên: tác động đến nhiều sinh vật, đặc biệt tác động lớn tới lồi có vùng phân bố hẹp quần thể có kích thước nhỏ biến động có chu kỳ - Biểu hiện: số lượng cá thể(kích thước) Qt tăng giảm có chu kỳ theo chu kỳ MT - Nguyên nhân: yếu tố MT thay đổi có chu kỳ a Chu kỳ ngày đêm - Thực vật nổi: số lượng ngày tăng đêm giảm(do ban ngày thực quang hợp thời gian hệ ngắn) - ĐV nổi: số lượng ngày giảm đêm tăng(do loài tránh sinh sản ban ngày để tránh sinh vật khác ăn thịt)  kiểu biến động phổ biến Sinh vật phù du vì: lồi sinh vật có kích thước nhỏ chu kỳ sống ngắn phụ thuộc trực tiếp vào chu kỳ chiếu sáng ngày đêm Ngược lại: lồi sinh vật có kích thước nhỏ chu kỳ sống ngắn phụ thuộc trực tiếp vào chu kỳ chiếu sáng ngày đêm có kiểu biến động b Chu kỳ tuần trăng hoạt động thủy triều - Loài Rươi biển: vào thời gian từ rằm tháng pha trăng non đầu tháng 10 âm lịch năm kích thước quần thể tăng đột biến - Loài cá Suốt California biến động theo nhịp thủy triều (trong tháng) Đỉnh triều lần nhằm ngày không trăng, cá đẻ trứng vùi vào cát bãi triều Sau 14 ngày trứng nở vào đợt triều lần tháng c Chu kỳ mùa - Do năm, mùa xuân hè thời gian thuận lợi cho sinh vật mùa đơng điều kiện khó khăn Do số lượng cá thể biến động theo - Xuất lồi có kích thước nhỏ, la có kích thước lớn có vùng phân bố hẹp Ví dụ: + Cu gáy: xuất vào mùa thu hoạch ngô, lúa… + Muỗi xuất vào mùa thời tiết ấm áp độ ẩm cao + Ếch nhái có nhiều vào mùa mưa d Chu kỳ nhiều năm Ví dụ: - Loài cáo đồng rêu đới lạnh phương Bắc, theo chu kỳ 3-4 năm lại tăng gấp 100lần sau lại giảm xuống mức bình thường theo số lượng chuột lemmut Trang 51 5.2014 LTĐH-CĐ 2014 – 2015 GV: Lê Đức Triển - Thỏ mèo rừng Bắc Mỹ biến động theo chu kỳ 9-10 năm - chuột thảo nguyên có chu kỳ biến động 3-4 năm - Cá cơm biển Pêru; 10-12 năm liên quan đến El-Nino III Nguyên nhân gây biến động số lượng Do thay đổi NTVS - Nhóm nhân tố không bị chi phối mật độ  gọi nhân tố không phụ thuộc mật độ - Nhân tố khí hậu ảnh hưởng thường xuyên rõ ràng - đông vật Thời gian nhạy cảm giai đoạn sinh sản Qt - điều kiện khắc nghiệt số lượng cá thể giảm, điều kiện thuận lợi số lượng cá thể tăng Do thay đổi NTHS: Nhóm nhân tố bị chi phối mật độ, nên gọi nhân tố phụ thuộc mật độ Đó là: cạnh tranh cá thể nguồn sống, không gian sống  Sự biến động số lượng cá thể Qt tất yếu, phản ứng thích nghi Qt với tổng thể điều kiện cụ thể MT Và thân Qt sinh vật biến đổi số lượng cho phù hợp với nguồn sống IV Cơ chế điều chỉnh số lượng cá thể Qt Cơ chế: tương quan tỷ lệ sinh tử(quan hệ sinh tử) thông qua tác động nhân tố hữu sinh, qua hinh thức sau Cạnh tranh: nhân tố điều chỉnh số lượng cá thể Qt Qt sống MT xác định ln có xu hướng tự điều chỉnh mật độ cá thể quanh giá trị cân - Khi điều kiện thuận lợi: sinh sản tăng, tử vong giảm số lượng cá thể tăng vọt, có vượt trội mức bình thường - Khi mật độ cá thể tăng cao vượt khả sung cấp nguồn sống MT, sau thời gian xảy cạnh tranh ngày gay gắt sinh sản giảm, tử vong tăng nên số lượng cá thể Qt giảm trở lại mức cân - Cạnh tranh cá thể loài dẫn đến tượng tự tỉa thưa ĐV ăn thịt đồng loại động vật - Hiện tượng “tự tỉa thưa” kết cạnh tranh cá thể Qt Hiện tượng gặp phổ biến ĐV thực vật Di cư nhân tố điều chỉnh số lượng cá thể Qt - Ở động vật, mật độ tăng cao gây thay đổi đáng kể sinh lý tập tính sinh thái tượng di cư đàn hay phận kích thước Qt giảm Ví dụ: chuột thảo nguyên di cư đàn mật độ lớn Vật ăn thịt, vật ký sinh dịch bệnh nhân tố điều chỉnh số lượng cá thể Qt - Vật ăn thịt, vật ký sinh dịch bệnh tác động lên mồi, vật chủ bệnh phụ thuộc vào mật độ Chúng tác động mạnh mật độ tăng, tác động giảm mật độ giảm thấp - Mối quan hệ: “con mồi – vật ăn thịt” nhân tố quan trọng điều chỉnh số lượng cá thể Qt mồi nhân tố quan trọng điều chỉnh số lượng cá thể Qt vật ăn thị ngược lại mối quan hệ điều chỉnh TTCB Qt V TTCB Qt (TTCB) - TTCB Qt TTCB với khả cung cấp nguồn sống MT biểu bằng: Sinh + nhập cư ~ tử vong + xuất cư - chế trì TTCB qt chế điều hòa mật độ cá thể trường hợp thừa hay thiếu cá thể - trì trạng thái cân bằnglà kết điều chỉnh sinh thái phức tạp Ơ Chương III SINH THÁI HỌC QUẦN XÃ I Khái niệm quần xã - K/n: QX tập hợp QTSV thuộc loài khác nhau, sống không gian tồn thời gian định, có mối quan hệ gắn bó chặt chẽ với với MT thể thống để tồn phát triển ổn định theo thời gian Ví dụ: - Cách gọi tên: + theo địa điểm phân bố: QXSV núi đá vôi, vùng ngập triều, ven hồ, ao + theo tên thực vật chiếm ưu thế: QXSV rừng thông, đồng cỏ, bụi, cọ… + theo dạng sống: QXSV nổi, đáy, tự bơi… Trang 52 5.2014 LTĐH-CĐ 2014 – 2015 GV: Lê Đức Triển * Như từ khái niệm QX ta thấy: - Qt loài liên hệ với mối quan hệ sinh thái, mối quan hệ với MT - QX hình từ mqh TĐC NL Qt với ngoại cảnh ổn định tương đối QX - Giữa Qx với ngoại cảnh tương tác với nhau: dẫn đến ổn định hay biến động II Các đặc trương Qx Đặc trưng đa dạng lồi - Mỗi quần xã thường có số lượng loài xác định khác nhau: nghèo nàn hay đa dạng - mức độ đặc trưng đa dạng loài Qx phụ thuộc vào mqh sinh thái mức độ biến đổi NTMT vơ sinh Ví dụ: Qx rừng mưa nhiệt đới, có lượng mưa phong phú, nhiệt độ tương đối cao ổn định nên thành phần loài phong phú Ngược lại quần xã ùng ôn đới nghèo nàn Đặc trưng thành phần lồi Trong Qx nhóm lồi có vai trị định * Phân chia theo nhóm: Có nhóm lồi: - Nhóm lồi(hoặc lồi) ưu thế: fbắt gặp độ phong phú cao Sinh khối lớn, có vai trò định đến chiều hướng biến đổi Qx - Nhóm lồi( hay lồi) thứ yếu: đóng vai trị thay nhóm lồi(hoặc lồi ưu thế) nhóm suy vong ngun nhân - Nhóm lồi(hoặc lồi) ngẫu nhiên: fbắt gặp độ phong phú thấp có mặt chúng đóng vai trị tăng cường đa dạng thành phần lồi Qx * Phân chia theo vai trị tính chất - Lồi chủ chốt: lồi có vai trị kiểm soát khống chế phát triển lồi khác  trì ổn định Qx - Lồi đặc trưng: lồi có QX khơng có Qx khác Ví dụ: Đặc trưng chức nhóm lồi nhóm lồi: gồm sinh vật tự dưỡng(SVTD) sinh vật dị dưỡng (SVDD) - SVTD: xanh vi khuẩn có khả quang hợp tạo nguồn dinh dưỡng sơ cấp cho Qx, gọi SV sản xuất - SVDD: ĐV phần lớn VSV SVDD + động vật: gọi Sinh vật tiêu thụ gồm: ĐV ăn thực vật, ĐV ăn thịt ĐV ăn tạp + Vi sinh vật: sinh vật phân hủy Đặc trưng phân bố khơng gian Cách phân bố lồi Qx phụ thuộc vào nhu cầu sống, loài có phân bố theo xu hướng giảm cạnh tranh nâng cao hiệu sử dụng nguồn sống MT a Phân bố cá thể Qx theo chiều thẳng đứng: - Sự phân tầng thảm thực vật rừng nhiệt đới: thích nghi theo điều kiện chiếu sáng khác - Sự phân tầng Qx vùng nước sâu b Phân bố cá thể Qx theo chiều ngang - vùng núi: đỉnh núi, sườn núi, chân núi - vùng biển: vùng ven biển, vùng gần bờ, vùng khơi * Nhìn chung: sinh vật phân bố theo chiều ngang, thường có xu hướng tập trung vùng có điều kiện thuận lợi, lồi phải chia sẻ nguồn sống với có lợi ích khác: chống lại tác động học bất lợi MT Ví dụ: ngập mặn có xu hướng quần tụ lại với thành QX rừng ngập mặn, nhờ khai thác tốt nguồn sống cải tạo MT tích cực hơn, đồng thời chống sóng to gió lớn *** Như vậy: Sự phân bố loài tự nhiên Qx chịu ảnh hưởng phân bố không đồng NTST MT β Ω ∑ € µ ¥ MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC LỒI TRONG QUẦN XÃ Gồm quan hệ hỗ trợ(có lồi có lợi) quan hệ đối khác(ít lồi bị hại) I Các mối quan hệ hỗ trợ Đặc điểm: có lồi có lợi, khơng có lồi có hại gồm ba mối quan hệ phổ biến: cộng sinh, hội sinh, hợp tác Trang 53 5.2014 LTĐH-CĐ 2014 – 2015 GV: Lê Đức Triển Quan hệ cộng sinh - k/n: Quan hệ lồi, lồi có lợi, song chúng sống phát triển sinh sản dựa vào hợp tác bên Trong nhiều trường hợp tách rời chúng khơng tồn (Như vậy: quan hệ bắt buộc) Ví dụ: - cộng sinh thực vật, nấm vi khuẩn + Cộng sinh nấm vi khuẩn lam: gọi địa y + Vi khuẩn cố định đạm sống cộng sinh nốt sần rễ họ đậu - Cộng sinh thực vật với động vật + cộng sinh tảo vàng với san hô rạn san hơ có sinh khối lớn biển khơi + cộng sinh kiến kiến - Cộng sinh ĐV với động vật + mối đục gỗ cộng sinh với trùng roi(phân hủy xenlulozo) + số lồi cua mang hải quỳ Quan hệ hợp tác(Hợp sinh) - k/n: Quan hệ lồi, lồi có lợi khơng bắt buộc Ví dụ: mối quan hệ giữa: + Chim mỏ đỏ linh dương + cá nhỏ cá lớn + cá hải quỳ + trâu, bò sáo - Quan hệ lỏng lẻo, xảy chúng chung hoàn cảnh sống Quan hệ hội sinh - k/n: quan hệ hai lồi lồi có lợi cịn lồi khơng có lợi khơng có hại Ví dụ: + dương xỉ sống bám gỗ + phong lan sống bám gỗ lớn + loài cá ép, sống bám vào laoì cá lớn + loài ĐV nhỏ sống hội sinh với giun biển II Các mối quan hệ đối kháng Quan hệ cạnh tranh phân ly ổ sinh thái - Xảy lồi có chung khu phân bố nguồn sống lồi ảnh hưởng, có lồi thắng có lồi bị hại Ví dụ: * Đối với Thực vật: Cạnh tranh giành khoảng khơng gian có nhiều ánh sáng Hoặc rễ cạnh tranh giành nguồn sống từ đất * Đối với động vật: + hai loài trùng cỏ dành thức ăn vi sinh vật + Thú có túi bị loài thú nhập cư cạnh tranh giành thức ăn nơi sống + cạnh tranh cú chồn vào ban đêm chúng bắt chuột + lồi cá sóng chung ao + cạnh tranh dẫn tới khác kích thước mỏ lồi chim ăn hạt thơng * Như vậy: Nguyên nhân cạnh tranh gay gắt loài tranh giành nguồn sống Ảnh hưởng đến đặc điểm sinh vật: + Ảnh hưởng đến hình thái: + Ảnh hưởng đến số lượng + Ảnh hưởng đến phân bố + Ảnh hưởng đến thời gian kiếm ăn - Cạnh tranh khác loài là: nguyên nhân chủ yếu gây phân ly ổ sinh thái ảnh hưởng tới phân bố địa lý nơi lồi Phân hóa hình thái sinh vật - Sự phân hóa ổ sinh thái kết cạnh tranh đơng thời có tác dụng làm giảm bớt mức độ cạnh tranh - Nhiều lồi có chung nguồn thức ăn sống chung sinh cảnh ổ sinh thái chúng có khác Trang 54 5.2014 LTĐH-CĐ 2014 – 2015 GV: Lê Đức Triển * Như cạnh tranh nguồn gốc q trình tiến hóa Quan hệ mồi – vật ăn thịt - ĐV ăn thực vật: ĐV ăn thực vật đồng thời góp phần giúp thực vật thụ phấn phát tán - ĐV ăn động vật: Con vật công tiêu diệt mồi, song chúng thường bắt ăn thịt ốm yếu bệnh tật ,hiện tượng mang tính chọn lọc, giúp loại bỏ cá thể yếu - thực vật ăn sâu bọ * Con mồi có kích thước nhỏ cịn vật ăn thịt có kích thước lớn  mối quan hệ khắc nghiệt tự nhiên Nó động lực q trình tiến hóa lồi sinh vật, hình thành khả săn mồi khả lẫn tránh kẻ thù  Hiện tượng làm cho số lượng cá thể Qt thuộc hai nhóm dao động quanh mức cân Quan hệ vật ký sinh vật chủ - Loài ký sinh thể laoì - hình thức khác mối quan hệ mồi – vật ăn thịt Chỉ khác vật ký sinh nhỏ số lượng đông, ăn dịch tranh giành chất dinh dưỡng với vật chủ - có hai nhóm: ký sinh hoàn toàn ( tơ hồng, giun sán ) khơng có khả tự dưỡng Ký sinh khơng hồn tồn (cây tầm gửi sống ký sinh) có khả tự dưỡng Ví dụ: + tị vị đẻ trứng vào bụng mồi, ấu trùng ăn mồi + số loài ong ký sinh thể ấu trùng sâu bọ, côn trùng  Trong nông nghiệp người ta lợi dụng quan hệ để tiêu diệt sâu bọ, côn trùng gọi tượng khống chế sinh học biện pháp có đặc điểm gì? Ni ong mắt đỏ diệt sâu đục thân lúa - Vật ký sinh vật chủ tiến hóa theo hướng thích nghi ngày tốt với MT tăng khả tồn chúng Quan hệ ức chế - cảm nhiễm - quan hệ, lồi sinh vật trình sống kìm hãm sinh trưởng phát triển sinh vật khác hay gây hại đên lồi xung quanh Ví dụ: + Rễ nhiều loài tiết số chất ức chế số lồi sống quanh nó, tỏi tiết chất gây ức chế hoạt động VSV xung quanh + Tảo giáp tảo hiển vi phát triển mạnh vào mùa sinh sản, gây tượng “nước nở hoa” hay “thủy triều đỏ” Chất độc tảo tiết gây chết nhiều lồi ĐV khơng xương sống Chim ĐV khác ăn mồi chết  * mối quan hệ loài, đặc biệt quan hệ đối kháng đóng vai trị kiểm sốt khống chế số lượng lồi Ơ MỐI QUAN HỆ DINH DƯỠNG I Quan hệ dinh dưỡng loài QX Chuỗi thức ăn - K/n: chuỗi thức ăn dãy loài sinh vật, loài mắt xích chuỗi thức ăn Mỗi mắt xích vừa tiêu thụ mắt xích phía trước đồng thời thức ăn mắt xích phía sau * có hai chuỗi thức ăn bản: + chuỗi thức ăn thực vật: khởi đầu thực vật  ĐV ăn thực vật ĐV ăn thịt cấp” Ví dụ: Cây lúa sâu ăn lúa chim ăn sâu diều hâu + chuỗi thức ăn mùn bã hay phế liệu: “Mùn bã hữu cơ ĐV ăn mùn bãĐV ăn thịt cấp” Ví dụ: Mùn bã đất giun, chân khớp  Ếch nhái, thằn lằn  chuột mèo * Chú ý: chuỗi thức ăn thứ hệ chuỗi Tùy nơi tùy lúc mà hai chuỗi phát triển ưu * Ngồi ra: cịn có chuỗi thứ ăn ký sinh: “ĐV có vú, chim rận  ĐV nguyên sinh  virut” lưới thức ăn - K/n: lưới thức ăn tập hợp nhiều chuỗi thức ăn quần xã có nhiều mắt xích chung với Như vậy: quần xã lồi tham gia nhiều chuỗi thức ăn với - Lưới thức ăn có nhiều mắt xích chung với số lượng lồi đa dạng, có nhiều lồi rộng thực tính ổn định QX lớn Trang 55 5.2014 LTĐH-CĐ 2014 – 2015 GV: Lê Đức Triển * Khi xảy thay mắt xích mắt xích khác, thì: + hai lồi mắt xích có quan hệ họ hàng gần gũi, đặc điểm sinh học Qx không thay đổi, thay đổi thành phần loài + biến đổi khác ảnh hưởng lớn đến số lượng, thành phần loài ảnh hưởng tới toàn Qx * Chú ý:+ chuỗi thức ăn không bền vững: phụ thuộc lớn vào điều kiện Sinh cảnh + chuỗi thức ăn bình thường có khoảng 34 mắt xích, có 5 mắt xích, vì: chuỗi thức ăn dài tiêu hao vật chất lượng lớn * Cấu trúc lưới thức ăn phức tạp khi: - từ vĩ độ cao tới vĩ độ thấp - từ vùng khơi vào vùng gần bờ - Qx trưởng thành phức tạp Qx trẻ - Qx nhiệt đới phức tạp Qx ôn đới  phức tạp chuỗi thức ăn dài bậc dinh dưỡng Các loài chung mức dinh dưỡng hợp thành bậc, gồm: - Sinh vật sản xuất: Sinh vật có khả tự tổng hợp chất hữu từ chất vô MT bậc dinh dưỡng cấp I - Sinh vật tiêu thụ bậc I: ĐV ăn thực vật  bậc dinh dưỡng cấp II - Sinh vật tiêu thụ bậc II: ĐV ăn ĐV tiêu thụ bậc I  bậc dinh dưỡng cấp III … - Sinh vật tiêu thụ cuối có bậc cao II Tháp sinh thái Trong lưới thức ăn, độ lớn bậc dinh dưỡng khác nhau: số lượng cá thể, sinh khối hay lượng Vì sao? Tháp sinh thái hình chữ nhật xếp chồng lên Gồm - Tháp số lượng: xây dựng số lượng cá thể bậc dinh dưỡng, số lượng bậc dinh dưỡng trước lớn số lượng bậc dinh dưỡng sau (trừ chuỗi thức ăn ký sinh ngược lại: nên đáy tháp nhỏ cịn đỉnh tháp lớn) - Tháp sinh khối: xây dựng sinh khối (khối lượng) bậc dinh dưỡng đơn vị thể tích hay diện tích ( trừ Qx sinh vật sinh khối vi khuẩn tảo phù du thấp sinh khối sinh vật tiêu thụ lại cao nhiều….) - Tháp lượng hoàn thiện nhất: xây dựng số lượng tích lũy bậc dinh dưỡng đơn vị thể tích hay diện tích đơn vị thời gian Năng lượng bậc dinh dưỡng trước cao bậc dinh dưỡng sau nên tháp có dạng chuẩn: đáy lớn đỉnh nhỏ Giá trị nghiên cứu tháp sinh thái - Tháp khối lượng xác định dễ giá trị thấp vì: bậc dinh dưỡng khác kích thước cá thể chất sống tạo nên khơng đồng nhất, khó so sánh - Tháp sinh khối: có giá trị cao biểu thị số lượng chất sống nhiên hạn chế + thành phần hóa học, giá trị lượng chất sống khác + không ý tới yếu tố thời gian - tháp lượng: hoàn chỉnh xây dựng phức tạp tốn nhiều công sức Một số ý - Hệ sinh thái cạn, vực nước nông nơi mà sinh vật cung cấp phong phú, có thời gian phát triển lâu dài hình tháp có hình đáy rộng - Hệ sinh thái có sinh khối sinh vật cung cấp nhỏ chù kỳ sống ngắn tháp có dạng ngược - Đối với hệ sinh thái non trẻ, có đáy rộng đỉnh hẹp - Hệ sinh thái đỉnh cực ổn định thời gian dài, có sinh khối sinh vật tiêu thụ lớn ………………………………… DIỄN THẾ SINH THÁI I Khái niệm K/n: trình biến đổi QX qua giai đoạn tương ứng với biến đổi MT - song song với trình biến đổi quần xã trình biến đổi điều kiện tự nhiên MT - diễn q trình định hướng, dự báo II Các loại diễn sinh thái Trang 56 5.2014 LTĐH-CĐ 2014 – 2015 GV: Lê Đức Triển Diễn nguyên sinh(sơ cấp) - MT trống trơn: đầm lầy bị hạn hán, đảo đại dương hình thành, vùng đất vừa bị núi lửa - giai đoạn tiên phong: sinh vật xuất hiện: sinh vật tiên phong tạo nên quần xã tiên phong thường rêu địa y Yếu tố khí hậu ổn định - giai đoạn giữa: giai đoạn hỗn hợp, qx thay - giai đoạn đỉnh cực: Giai đoạn cuối hình thành Qx tương đối ổn định Qx đỉnh cực Yếu tố khí hậu ổn định, khối lượng Qx đạt tới mức cực đại, số lượng loài phong phú độ đa dạng cao Các ổ sinh thái chuyên hóa hẹp, thành phần có mqh ràng buộc tạo nên ổn định vững Diễn thứ sinh(thứ cấp) - bắt đầu: MT có Qx sinh sống(có thể Qx đỉnh cực) Do MT thay đổi hoạt động khia thác người tới mức hủy diệt - Qx thay Qx này, sau tiếp tục thay Qx khác - cuối cùng: không dẫn đến Qx đỉnh cực mà tạo thành trạng thái đỉnh cực * Chú ý: thực tế, không chịu tác động xấu người số Qx diễn thứ sinh dẫn đến Qx đỉnh cực **Như vậy: diễn q trình tiến hóa Qx Qx sinh sau tương đối ổn định, phù hợp với sinh cảnh mà chúng tồn Qx xuất muộn có thời gian tồn ổn định lâu dài diễn phân hủy Loại diễn diễn xác sinh vật chết, khơng dẫn đến hình thành Qx III Nguyên nhân DTST - Nguyên nhân bên ngồi: bảo lũ, hạn hán, tác động vơ ý thức người… Làm cho Qx trẻ lại hủy hoại hồn tồn, Qx khơi phục lại từ đầu - Nguyên nhân bên trong: + cạnh tranh gay gắt loài + hoạt động khai thác người IV Những xu hướng biến đổi trình diễn để thiết lập trạng thái cân Trong q trình diễn mqh lồi Qx Qx với MT thay đổi Nhờ Qx thiết lập trạng thái cân bằng, tồn phát triển cách ổn định theo thời gian Các hướng biến đổi - Sinh khối tổng sản lượng tăng lên, sản luọng sơ cấp tinh giảm - Hô hấp Qx tăng, tỷ lệ sản phẩm của trình tổng hợp phân hủy vật chất tiến đến - Tính đa dạng loài tăng, số lượng cá thể loài giảm, quan hệ sinh học loài trở nên căng thẳng - lưới thức ăn trở nên phức tạp, sinh vật sản xuất phân giải ngày quan trọng - kích thước tuổi thọ lồi tăng - khả tích lũy chất dinh dưỡng Qx ngày tăng, khả sử dụng lượng ngày hoàn hảo V Tầm Quan trọng việc nghiên cứu diễn sinh thái: Nắm quy luật phát triển QXSV, dự đoán QX tồn trước Qx thay Từ - chủ động xây dựng kế hoạch bảo vệ khai thác hợp lý tài nguyên thiên nhiên - Kịp thời đề xuất biện pháp khắc phục biến đổi bất lợi MT * “khai thác không hợp lý TNTN người tự đào huyệt chơn mình”, vì: - làm biến đổi dẫn tới MTS nhiều loài Sv giảm đa dạng sinh học - thảm thực vật bị mất, dẫn đến xói mịn, biến đổi khí hậu… - MT cân sinh thái, ổn định dễ gây nhiều bệnh dịch nguy hiểm cho người sinh vật β Ω Ơ Chng IV STH HỆ SINH THÁI (biôm) I Khái niệm HST - K/n: HST bao gồm QXSV sinh cảnh bao quanh Trang 57 5.2014 LTĐH-CĐ 2014 – 2015 GV: Lê Đức Triển - Trong HST, Qt Sv tương tác với với MTVS tạo nên chu trình sinh địa hóa biến đổi lượng HST hệ thống sinh học hoàn chỉnh tương đối ổn định - HST hệ thống sinh học hoàn chỉnh thể sống: thực trao đổi chất lượng HST với MT - HST hệ động lực mở tự điều chỉnh, vì: HST tồn nhờ NL VC MT, Hoạt động tuân theo qui luật nhiệt động học: QL bảo toàn lượng HST tồn giới hạn sinh thái Có khả tự điều chỉnh để trì TTCB ổn định - Hệ sinh thái có kích thước đa dạng: giọt nước ao, hồ…lớn HST trái đất chúng có gắn kết SV với MT tạo thành chu trình sinh học hồn chỉnh - HST tồn giới hạn sinh thái định Chúng có khả tương tác với MT bị biến đổi tác động MT - sinh cảnh: khu vực sống QT hệ Sinh cảnh MT vô sinh, thực tế người ta gọi tên SC tên thảm thực vật, thực vật ảnh hưởng rõ rệt lên Sinh cảnh II Các thành phần cấu trúc HST Gồm vật chất vô sinh(sinh cảnh) hữu sinh(QXSV) Thành phần vô sinh Gồm: yếu tố khí hậu, thổ nhưỡng, nước, xác SV chết thành phần hữu sinh Gồm: thực vật, động vật, VSV Thành phần hữu sinh chia thành nhóm, tùy thuộc vào đặc điểm dinh dưỡng - SV sản xuất: SV có khả tổng hợp chất HC ni sống sinh vật khác hệ chủ yếu thực vật VSV quang hợp - SV tiêu thụ: SV ăn thực vật, ăn động vật, ăn mùn bã hữu - SV phân giải: chủ yếu VK, nấm số ĐV không xương sống (giiun đất, sâu bọ ), chúng phân giải xác chết sinh vật thành chất vô trả lại cho MT III Các kiểu HST chủ yếu trái đất - Có hai nhóm chính: HST cạn HST nước(nước mặn nước ngọt) - Ngoài ra: phụ thuộc vào nguồn gốc hình thành, chia thành HST tự nhiên nhân tạo HST tự nhiên A Hệ sinh thái cạn Gồm chủ yếu: HST rừng nhiệt đới, sa mạc, hoang mạc, savan đồng cỏ, rừng rộng ôn đới, rừng Thông phương Bắc, đồng rêu đới lạnh - Các hệ sinh thái cạn: Đặc trưng thảm thực vật, vì: TV có sinh khối lớn, gắn liền với khí hậu địa phương - Yếu tố khí hậu đóng vai trị chủ yếu q trình hình thành HST cạn Vì HST cạn chủ yếu xếp theo đường đồng tâm, từ miền cực tới vùng xích đạo: đồng rêu đới lạnhrừng Thông phương Bắc rừng rộng ôn đớirừng Địa Trung Hải sa mạc, hoang mạcsavan đồng cỏrừng nhiệt đới - trường hợp khí hậu khơng phân bố thành vành đai(gián đoạn): HST có tính cục địa phương Ví dụ: HST núi cao B HST nước - HST nước ngọt: thường không sâu, chia thành HST nước đứng(ao hồ đầm ) nước chảy(sông suối) + HST nước đứng có KT nhỏ ổn định nhiêu Vì yếu tố tương đối đồng ổn định + HST nước chảy, có tác động NTVS hữu sinh thay đổi theo không gian thời gian, theo dịng chảy nên ổn định - HST nước mặn(có vùng nước lợ) chia thành HST ven bờ(rừng ngập mặn, cỏ biển, rạn san hô) HST vùng khơi HST nước mặn phụ thuộc vào khí hậu, phụ thuộc nhiều vào phân tầng lớp nước Quang hợp diễn tầng nơng, nơi có asmt.(có độ sâu