CHUYÊN ĐỀ I: DI TRUYỀN & BIẾN DỊ VẤN ĐỀ CẤU TRÚC - CƠ CHẾ DT & BIẾN DỊ Ở CẤP ĐỘ PHÂN TỬ A TÓM TẮT LÝ THUYẾT Cấu trúc cấp độ phân tử 1.1 Cấu trúc & chức ADN * Cấu trúc: - ADN có cấu trúc đa phân, mà đơn phân Nu ( A, T, G, X ), Nu liên kết với liên kết photphodi este ( liên kết cộng hóa trị ) để tạo thành chuỗi pôli Nu ( mạch đơn ) - Gồm mạch đơn(chuỗi poli Nuclêôtit) xoắn song song ngược chiều xoắn theo chu kì Mỗi chu kì xoắn gồm 10 cặp Nu, có chiều dài 34 A ( nu có chiều dài 3,4 A KLPT 300 đ.v.C ) - Giữa mạch đơn : Nu mạch đơn liên kết bổ sung với Nu mạch đơn theo nguyên tắc bổ sung( NTBS ) : 3’ A1 T1 G1 X1 5’ 5’ T2 A2 X2 G2 3’ “ A mạch liên kết với T mạch liên kết hiđrô ngược lại, G mạch liên kết với X mạch liên kết hiđrô ngược lại ” - Gen đoạn phân tử ADN mang thông tin mã hóa cho sản phẩm xác định (sản phẩm chuỗi pơlipeptit hay ARN ) - Cấu trúc chung gen cấu trúc: + Các gen sinh vật nhân sơ có vùng mã hóa liên tục gọi gen không phân mảnh Phần lớn gen SV nhân thực gen phân mảnh: xen kẽ đoạn mã hóa aa (êxơn) đoạn khơng mã hóa aa (intrơn) + Gen mã hóa prơtêin gồm vùng trình tự Nu: o Vùng điều hịa : nằm đầu 3’ mạch mã gốc, có trình tự Nu đặc biệt giúp ARN – pôlimeraza bám vào để khởi động, đồng thời điều hịa q trình phiên mã o Vùng mã hóa : mang thơng tin mã hóa aa o Vùng kết thúc: nằm đầu 5’ mang tín hiệu kết thúc phiên mã - Mã di truyền : trình tự nuclêơtit gen (mạch mã gốc) quy định trình tự axit amin phân tử prôtêin - Đặc điểm mã di truyền: + MDT đọc từ điểm xác định theo ba không gối chồng lên + MDT có tính phổ biến + MDT có tính đặc hiệu + MDT mang tính thối hóa Trang + * Chức năng: Mang, bảo quản truyền đạt thông tin di truyền 1.2 Cấu trúc loại ARN * Cấu trúc: - ARN cấu trúc theo nguyên tắc đa phân mà đơn phân Nu ( A, U, G, X ) ARN gồm chuỗi pôli Nuclêôtit Nu liên kết với liên kết hóa trị Các ba Nu mARN gọi codon(bộ ba mã sao), ba Nu tARN gọi anticodon(bộ ba đối mã) - Trong 64 ba có: + ba vừa làm tín khởi đầu dịch mã, vừa mã hóa aa Met sinh vật nhân thực( f Met sinh vật nhân sơ) đgl ba mở đầu: AUG Có ba ba khơng mã hóa aa làm tín hiệu kết thúc dịch mã (bộ ba kết thúc) : UAA, UAG UGA * Chức : + mARN có chức truyền đạt thông tin di truyền từ gen → Ri để tổng hợp prơtêin + tARN có chức vận chuyển axit amin tới ribôxôm để tổng hợp nên prôtêin + rARN thành phần cấu tạo nên ribôxôm 1.3 Cấu trúc prôtêin - Prôtêin đại phân tử hữu cấu tạo theo nguyên tắc đa phân mà đơn phân axit amin - Các aa liên kết với liên kết peptit → chuỗi pôlipeptit Cơ chế di truyền cấp độ phân tử 2.1 Cơ chế nhân đôi ADN 2.1.1 Cơ chế nhân đôi sinh vật nhân sơ * Cơ chế: - Vị trí : diễn nhân tế bào - Thời điểm : diễn kì trung gian - Diễn biến : + Bước 1: Tháo xoắn phân tử ADN: o Nhờ enzim tháo xoắn, hai mạch đơn phân tử ADN tách dần tạo nên chạc nhân đơi (hình chữ Y) để lộ mạch khuôn + Bước 2: Tổng hợp mạch ADN mới: o ADN – pơlimeraza xúc tác hình thành mạch đơn theo chiều 5’ – 3’ Các Nu mạch khuôn liên kết với Nu môi trường nội bào theo NTBS: “ Amạch khuôn liên kết với Tmôi trường liên kết hiđrô Tmạch khuôn liên kết với Amôi trường liên kết hiđrô Gmạch khuôn liên kết với Xmôi trường liên kết hiđrô Trang Xmạch khuôn liên kết với Gmôi trường liên kết hiđrô ” Trên mạch khuôn(3’-5’) mạch tổng hợp liên tục Trên mạch khuôn(5’-3’) mạch o tổng hợp gián đoạn tạo nên đoạn Okazaki sau đoạn Okazaki nối lại với nhờ enzim nối(ligazA + Bước 3: Hai phân tử ADN tạo thành: Các mạch tổng hợp đến đâu mạch đơn xoắn đến tạo thành phân tử AND o con, mạch tổng hợp mạch ADN ban đầu(NT bbt) * Ý nghĩa nhân đôi ADN: đảm bảo Tính trạngDT truyền đạt cách xác qua hệ tế bào thể 2.1.2 Cơ chế nhân đôi sinh vật nhân thực - Cơ giống với sinh vật nhân sơ - Điểm khác: TB nhân thực có nhiều phân tử ADN có kích thước lớn, có nhiều đơn vị nhân đơi(nhiều chạc chép) → q trình nhân đơi diễn nhiều điểm phân tử ADN 2.2 Cơ chế phiên mã * Cơ chế: - Vị trí : diễn nhân tế bào - Thời điểm : tế bào cần tổng hợp loại prơtêin - Diễn biến : + Bước 1: Tháo xoắn phân tử ADN: o Enzim ARN–pơlimeraza bám vào vùng điều hịa làm gen tháo xoắn để lộ mạch mã gốc(3’-5’) khởi đầu phiên mã + Bước 2: Tổng hợp phân tử ARN o ARN–pôlimeraza trượt dọc theo mạch mã gốc gen có chiều 3’-5’ để tổng hợp nên mARN theo nguyên tắc bổ sung: “ Amạch gốc liên kết với Um liên kết hiđrô Tmạch gốc liên kết với Am liên kết hiđrô Gmạch gốc liên kết với Xm liên kết hiđrô Xmạch gốc liên kết với Gm liên kết hiđrô ” + Bước 3: Kết thúc phiên mã o Khi ARN–pôlimeraza gặp tín hiệu kết thúc phiên mã kết thúc mARN giải phóng o Ở SV nhân sơ, mARN sau phiên mã sử dụng làm khuôn để tổng hợp prôtêin, SV nhân thực mARN sau phiên mã loại bỏ đoạn intron, nối đoạn exon tạo mARN trưởng thành * Ý nghĩa phiên mã: Trang 2.3 Cơ chế dịch mã * Cơ chế: - Vị trí : diễn tế bào chất - Thời điểm : Khi tế bào thể có nhu cầu - Diễn biến : trải qua giai đoạn  Giai đoạn hoạt hóa aa: , ATP Trong tế bào chất(môi trường nội bào) aa  tARN enzim   aa  tARN (phức hệ)  Giai đoạn tổng hợp chuỗi pôlipeptit: + Bước 1: Khởi đầu dịch mã: o Tiểu đơn vị bé Ri gắn với mARN vị trí nhận biết đặc hiệu di chuyển đến bb mở đầu(AUG) o aamđ - tARN tiến vào bb mở đầu(đối mã khớp với mã mở đầu mARN theo NTBS), sau tiểu phần lớn gắn vào tạo thành Ri hoàn chỉnh + Bước 2: Kéo dài chuỗi pôlipeptit o aa1- tARN tiến vào ribơxơm (đối mã khớp với mã thứ mARN theo NTBS) liên kết peptit hình thành aamđ với aa1 o Ribơxơm chuyển dịch sang bb thứ 2, tARN vận chuyển aamđ giải phóng Tiếp theo, aa2 tARN tiến vào ribơxơm (đối mã khớp với bb thứ hai mARN theo NTBS), hình thành liên kết peptit aa2 axit aa1 o Ribôxôm chuyển dịch đến bb thứ ba, tARN vận chuyển axit aa1 giải phóng Q trình tiếp tục đến bb tiếp giáp với bb kết thúc phân tử mARN + Bước 3: Kết thúc: Khi Ri dịch chuyển sang bb kết thúc, trình dịch mã dừng lại, tiểu phần Ri tách ra, enzim đặc hiệu loại bỏ aamđ chuỗi pơlipeptit giải phóng * Ý nghĩa dịch mã: 2.4 Cơ chế điều hòa hoạt động gen 2.4.1 Điều hòa hoạt động gen sinh vật nhân sơ(ĐHHĐ Operon LaC - Cấu trúc operon Lac: Mơ hình cấu trúc Ơpêron Lac + Vùng khởi động(P): có trình tự Nu đặc thù, giúp gen điều hòa ARN- poolimeraza bám vào để khởi đầu phiên mã P R Vùng khởi động P Vùng vận hành O + Vùng vận hành(O): Có trình tự Nu đặc biệt, Z Y A Nhóm gen cấu trúc prơtêin ức chế liên kết ngăn cản phiên mã + Nhóm gen cấu trúc(Z, Y, A : quy định tổng hợp enzim phân giải Lactôzơ + Gen điều hịa(R): khơng nằm thành phần operon, có k/n tổng hợp prơtêin ức chế liên kết với vùng vận hành, ngăn cản phiên mã Trang + Cấu trúc operon Lac: - Cơ chế ĐHHĐ Operon Lac: + Giai đoạn ức chế: o Khi môi trường khơng có Lactơzơ, R tổng hợp prơtêin ức chế → liên kết với vùng O  ngăn cản phiên mã nhóm gen cấu trúc + Giai đoạn cảm ứng: o Khi mơi trường có Lactơzơ, số phân tử liên kết làm biến đổi cấu hình khơng gian prôtêin ức chế → liên kết với vùng O  ARN – poolimeraza liên kết với vùng khởi động để tiến hành phiên mã o Khi Lactôzơ bị phân giải hết, prôtêin ức chế liên kết với vùng O trình phiên mã dừng lại  ĐHHĐ gen sinh vật nhân xảy mức độ phiên mã 2.4.2 Điều hòa hoạt động gen sinh vật nhân thực - Cơ chế ĐH phức tạp SV nhân sơ, cấu trúc phức tạp ADN NST - ADN có số cặp Nu lớn, phận mã hóa tính trạng DT, cịn lại đóng vai trị ĐH ko HĐ - ADN nằm NST có cấu trúc bện xoắn phức tạp nên trước phiên mã phải tháo xoắn - Sự ĐHHĐ gen diễn nhiều mức, qua nhiều giai đoạn: NST tháo xoắn, phiên mã, biến đổi sau phiên mã, dịch mã biến đổi sau dịch mã Tóm tắt chế di truyền cấp độ phân t Các chế Nhân đôi ADN Phiên mà Dịch mà Điều hoà hoạt động gen Diễn biến - Các mạch đơn đ-ợc tổng hợp theo chiều , mạch đ-ợc tổng hợp liên tục , mạch lại đ-ợc tổng hợp gián đoạn - Có tham gia enzim tháo xoắn , kéo dài mạch - Diễn theo nguyên tắc bổ sung nửa bảo toàn khuôn mẫu - Enzim tiếp cận điểm khởi đầu đoạn ADN bắt đầu tháo xoắn - Enzim dịch chuyển mạch khuôn theo chiều sợi ARN kéo dài theo chiều , đơn phân kết hợp theo nguyên tắc bổ sung - Đến điểm kết thúc , ARN tách khỏi mạch khuôn - Các axit amin đà hoạt hoá đ-ợc tARN mang vào ribôxôm - Ribôxôm dịch chuyển mARN theo chiÒu 5’ – 3’ theo tõng bé ba chuỗi polipeptit đ-ợc kéo dài - Đến ba kết thúc chuỗi polipeptit tách khỏi ribôxôm - Gen điều hoà tổng hợp prôtêin ức chế kìm hÃm phiên mà , chất cảm ứng làm bất hoạt chất kìm hÃm phiên mà diễn Sự điều hoà phụ thuộc vào nhu cầu tế bµo Trang Cơ chế biến dị cấp độ phân tử (đột biến gen) 3.1 Khái niệm dạng: - Đột biến gen biến đổi cấu trúc gen, thường liên quan tới cặp Nu xảy điểm phân tử ADN(ĐB điểm) Thể đột biến: cá thể mang đột biến biểu thành kiểu hình - ĐBG(đột biến điểm) bao gồm: Mất, thêm, thay cặp Nu 3.2 Nguyên nhân: Do tácđộng tác nhân hóa học(5-BU, EMS, hóa chất độc hại, ), tác nhân vật lí (tia tử ngoại, tia phóng xạ, ), tác nhân sinh học(virut) rối loạn sinh lí, hóa sinh tế bào 3.3 Cơ chế phát sinh: - Cơ chế chung: Tác nhân gây đột biến gây sai sót q trình nhân đơi ADN - Đột biến điểm thường xảy mạch gen dạng tiền đột biến Dưới tác dụng enzim sửa sai, trở trạng thái ban đầu tạo thành đột biến qua lần nhân đôi - Ví dụ: + Sự kết cặp khơng nhân đơi ADN Bazơ nitơ có vị trí liên kết hiđrơ bị thay đổi khiến chúng kết cặp không tái G* G Nhân đôi Nhân đôi A T X T + Tác động tác nhân gây đột biến(5-BU) A A Nhân đôi Nhân đôi G 5BU Nhân đôi T G 5BU X 3.4 Hậu ý nghĩa ĐBG: - Hậu quả: Đột biến gen có hại, có lợi phần lớn vơ hại Mức độ có hại, có lợi đột biến phụ thuộc vào tùy tổ hợp gen điều kiện môi trường - Ý nghĩa: ĐBG tạo nhiều alen nguồn nguyên liệu cho tiến hóa chọn giống Trang CHUYÊN ĐỀ I: DI TRUYỀN & BIẾN DỊ VẤN ĐỀ CẤU TRÚC - CƠ CHẾ DT & BD Ở CẤP ĐỘ TẾ BÀO, CƠ THỂ A TÓM TẮT LÝ THUYẾT Cấu trúc NST 1.1 Ở sinh vật nhân sơ : NST phân tử ADN kép dạng vịng khơng liên kết với prôtêin histôn 1.2 Ở sinh vật nhân thực - Cấu trúc hiển vi : + Mỗi NST gồm crơmatit dính qua tâm động (eo thứ nhất), số NST cịn có eo thứ hai (nơi tổng hợp rARN) NST có dạng hình que, hình hạt, hình chữ V đường kính 0,2 – m, dài 0,2 – 50 m + Mỗi lồi có NST đặc trưng (về số lượng, hình thái, cấu trúC Ví dụ người 2n = 46, RG 2n = - Cấu trúc siêu hiển vi : NST cấu tạo từ ADN prôtêin (histôn phi histôn) (ADN + prôtêin)  Nuclêôxôm (8 phân tử prôtêin histôn quấn quanh đoạn phân tử ADN dài khoảng 146 cặp nuclêơtit, quấn1 vịng)  Sợi (khoảng 11 nm)  Sợi nhiễm sắc (25–30 nm)  Ống siêu xoắn (300 nm)  Crômatit (700 nm)  NST Cơ chế di truyền biến dị cấp độ tế bào 2.1 Cơ chế di truyền cấp độ tế bào 2.1.1 Nguyên phân 2.1.2 Giảm phân * Đặc điểm giảm phân: - Là hình thức phân bào tế bào sinh dục vùng chín - Giảm phân gồm lần phân bào liên tiếp - Nhiễm sắc thể nhân đơi lần kì trung gian - Ở kì đầu giảm phân I, có tiếp hợp xảy trao đổi chéo cromatit không chị em * Diễn biến giảm phân - Giảm phân I + Kì đầu: o NST co xoắn dần Trang o Có tiếp hợp NST kép theo cặp tương đồng dẫn đến TĐC Crômatic không chị em o Thoi vơ sắc hình thành o Màng nhân nhân dần tiêu biến + Kì giữa: o NST kép co xoắn cực đại o Các NST tập trung thành hàng mặt phẳng xích đạo thoi vơ sắc + Kì sau: o Mỗi NST kép cặp NST kép tương đồng di chuyển theo thoi vô sắc cực tế bào + Kì cuối: - o Các NST kép cực tế bào duỗi xoắn dần o Màng nhân nhân dần xuất o Thoi phân bào tiêu biến o Tế bào chất phân chia tạo thành tế bào có số lượng NST kép giảm nửa Giảm phân II Kì trung gian diễn nhanh khơng có nhân đơi NST + Kì đầu: NST kép co ngắn + Kì giữa: Các NST kép tập trung thành hàng mặt phẳng xích đạo + Kì sau: NST kép tách ra, NST đơn cực tế bào + Kì cuối: o NST dãn xoắn o Màng nhân nhân dần xuất o Thoi phân bào tiêu biến o Tế bào chất phân chia tạo thành tế bào có số lượng NST đơn giảm nửa Kết quả: Từ 1tế bào mẹ (2n) qua lần phân bào liên tiếp tạo tế bào có NST nửa tế bào mẹ Trang So sánh nguyên phân & giảm phân * * Giống : Sao chép ADN trước vào phân bào Đều phân thành kì Sự phân loại nhiễm sắc thể tế bào Màng nhân nhân biến gần cuối Hình thành thoi vơ sắc Khác : Nguyên phân (Mitosis) Giảm phân (Meiosis) Xảy tế bào soma tế bào sinh dục Xảy tế bào sinh dục Một lần phân bào => tế bào Hai lần phân bào tạo tế bào Số nhiễm sắc thể giữ nguyên : tế bào 2n => tế bào 2n Số nhiễm sắc thể giảm : tế bào 2n => tế bào n Một lần chép ADN, lần phân chia Một lần chép AD N, lần phân chia Các nhiễm sắc thể tương đồng thường không bắt cặp Các nhiễm sắc thể tương đồng bắt cặp kì trước I Thường khơng có trao đổi chéo nhiễm sắc thể Có tượng trao đổi chéo nhiễm sắc thể không chị em cặp NST tương đồng Tâm động phân chia kì Tâm động khơng phân chia kì I, phân chia kì II 2.2 Biến dị cấp độ tế bào (đột biến NST) 2.2.1 Đột biến cấu trúc NST: Là biến đổi cấu trúc NST bao gồm đoạn, lặp đoạn, đảo đoạn chuyển đoạn Cơ chế chung Các dạng Khái niệm Hậu vai trò Các tác nhân - Giảm số lượng gen, làm cân hệ gây ĐB ảnh gen NST=> thường gây chết giảm hưởng đến Mất trình tiếp đoạn hợp, trao đổi chéo… NST Mất đoạn (đoạn đứt không chứa tâm động) gen có hại đứt gãy NST phá vỡ cấu trúc NST Ví dụ: - Xác định vị trí gen NST, loại bỏ trực tiếp làm => sức sống Một đoạn Lặp NST lặp đoạn lại hay nhiều Các ĐBCTNST lần Gia tăng số lượng gen=>mất cân hệ gen =>Tăng cường giảm bớt mức biểu tính trạng(VD dẫn đến thay đổi trình tự lượng số Đảo đoạn Một đoạn NST bị - Làm thay đổi vị trí gen NST => đứt, quay 1800 gây hại, giảm khả sinh sản gắn vào NST - Góp phần tạo NL cho tiến hóa Là dạng ĐB dẫn đến - Chuyển đoạn lớn thường gây chết, gen, làm thay đổi hình dạng Chuyển Trang thẳng đứng, biết chế tác sử dụng công cụ đá - Homo erectus (người thẳng đứng): hộp sọ 900 – 1000 cm3, chưa có lồi cằm, dùng công cụ đá, xương, biết dùng lửa - Homo neanderthalensis: hộp sọ 1400 cm3, có lồi cằm, dùng dao sắc, rìu mũi nhọn đá silic, tiếng nói phát triển, dùng lửa thơng thạo Sống thành đàn Bước đầu có đời sồn văn hố Người đại - Homo sapiens: Hộp sọ 1700 cm3, lồi cằm rõ, dùng lưỡi rìu có lỗ tra cán, lao có ngạnh móc câu, kim khâu Sống thành lạc, có văn hố phức tạp, có mầm móng mĩ thuật tôn giáo Trang 52 CHUYÊN ĐỀ III: SINH THÁI HỌC A LÝ THUYẾT: VẤN ĐỀ I: CÁ THỂ VÀ QUẦN THỂ SINH VẬT Cơ thể môi trường 1.1 Môi trường nhân tố sinh thái - Nhân tố sinh thái (NTST) nhân tố môi trường có ảnh hưởng trực tiếp gián tiếp tới đời sống sinh vật Có hai nhóm NTST : + Nhân tố vô sinh (nhân tố không phụ thuộc mật độ cá thể quần thể): nhân tố vật lí, hóa học mơi trường (Ánh sáng, t0, A0, độ pH, khơng khí, gió, bão, mưa, thủy triều, …) + Nhân tố hữu sinh (nhân tố phụ thuộc mật độ) : mối quan hệ sinh vật với sinh vật khác người nhân tố hữu sinh có ảnh hưởng lớn tới đời sống nhiều sinh vật - Sự tác động qua lại sinh vật nhân tố sinh thái qua nhiều hệ hình thành sinh vật đặc điểm thích nghi với điều kiện khác mơi trường hình thái, giải phẫu, sinh lí tập tính hoạt động Đồng thời sinh vật tác động trở lại môi trường, làm thay đổi tính chất nhân tố sinh thái 1.2 Giới hạn sinh thái ổ sinh thái - Các nhân tố sinh thái tác động lên thể sinh vật theo quy luật : Quy luật giới hạn sinh thái : Mỗi lồi có giới hạn chịu đựng nhân tố sinh thái định Ngoài giới hạn sinh thái, sinh vật tồn Trang 53 - Nơi địa điểm cư trú loài - Ổ sinh thái lồi “khơng gian sinh thái” mà tất nhân tố sinh thái môi trường nằm giới hạn sinh thái cho phép lồi tồn phát triển lâu dài ∆ Thế ổ sinh thái, nguyên nhân ý nghĩa việc hình thành ổ sinh thái? 1.3 Sự thích nghi sinh vật với mơi trường sống 1.3.1 Sự thích nghi sinh vật với ánh sáng : Ánh sáng coi nhân tố sinh thái vừa có tác dụng giới hạn, vừa có tác dụng điều chỉnh, Ánh sang trắng nguồn lượng xanh ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống động vật - Liên quan đến ánh sáng, động vật chia thành nhóm: nhóm ưa hoạt động ban ngày nhóm ưa hoạt động ban đêm - Thực vật thích nghi với điều kiện chiếu sáng môi trường Người ta chia thực vật thành nhóm : * Thực vật ưa sáng, có đặc điểm : + Thân mọc riêng lẻ thường thấp, phân cành nhiều, tán rộng ; mọc nơi nhiều thân cao, mọc thẳng, cành tập trung phần ngọn, cành phía sớm rụng + Lá nhỏ, tầng cutin dày, màu nhạt, phiến dày, mô dậu phát triển, thường xếp xiên góc + Lục lạp có kích thước nhỏ + Cây ưa sáng có cường độ quang hợp hô hấp cao ánh sáng mạnh * Thực vật ưa bóng có đặc điểm : + Thân nhỏ tán khác + Lá to, tầng cutin mỏng, màu đậm, phiến mỏng, mô dậu phát triển, thường xếp xen kẽ nằm ngang so với mặt đất + Lục lạp có kích thước lớn + Cây ưa bóng có cường độ quang hợp hô hấp cao ánh sáng yếu * Thực vật chịu bóng : Mang đặc điểm trung gian hai nhóm 1.3.2 Sự thích nghi sinh vật với nhiệt độ : - Nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống sinh vật ảnh hưởng gián tiếp thông qua yếu tố khác lượng mưa, độ ẩm, gió,…và sinh vật có biến đổi hình thái, tập tính sinh thái để thích nghi với biến đổi nhiệt độ mơi trường - Theo thích nghi sinh vật với nhiệt độ môi trường người ta chia làm hai nhóm : + Nhóm sinh vật biến nhiệt : Thân nhiệt biến đổi theo biến đổi nhiệt độ mơi trường (các lồi: Vi sinh vật, thực vật, ĐVKXS, lưỡng cư, bò sát) Trang 54 + Nhóm sinh vật nhiệt : Thân nhiệt ổn định, độc lập với biến đổi nhiệt độ môi trường(Chim thú) - Ở động vật nhiệt để thích nghi với biến đổi nhiệt độ mơi trường, sinh vật có biến đổi hình thái, cấu tạo thể theo quy tắc: + Quy tắc kích thước thể(quy tắc Becman): “ Động vật nhiệt sống vùng ơn đới (khí hậu lạnh) kích thước thể lớn so với động vật lồi hay lồi có quan hệ họ hàng gần sống vùng nhiệt đới ấm áp ” + Quy tắc diện tích bề mặt thể(quy tắc Anlen): “Động vật nhiệt sống vùng ơn đới có tai, chi thường bé tai, đuôi, chi động vật vùng nóng” Quần thể sinh vật 2.1 Khái niệm: Quần thể tập hợp cá thể lồi, sống khoảng khơng gian xác định, vào thời điểm định, có khả sinh sản tạo thành hệ 2.2 Các mối quan hệ cá thể quần thể Quan hệ Hỗ trợ Cạnh tranh Là mối quan hệ cá thể Là mối quan hệ xảy mật độ cá thể loài hỗ trợ lẫn hoạt động QT tăng lên cao, nguồn sống của môi Khái niệm sống lấy thức ăn, chống lại kẻ trường không đủ cung cấp cho cá thể thù, sinh sản quần thể  cá thể tranh giành thức ăn, nơi ở, ánh sáng nguồn sống khác ; đực tranh giành Đảm bảo cho quần thể tồn ổn định, Làm cho số lượng phân bố cá thể khai thác tối ưu nguồn sống mơi quần thể trì mức phù hợp với nguồn Vai trò trường, làm tăng khả sống sót sống khơng gian sống, đảm bảo tồn và sinh sản cá thể (hiệu phát triển quần thể nhóm) Hiện tượng sống theo nhóm giúp Cạnh tranh dành ánh sáng, chất dinh dưỡng Ví dụ thực vật tăng khả chống chịu thực vật loài với bất lợi môi trường 2.3 Các đặc trưng quần thể 2.3.1 Mật độ cá thể quần thể - Số lượng cá thể quần thể đơn vị diện tích hay thể tích quần thể Trang 55 - Mật độ cá thể có ảnh hưởng tới mức độ sử dụng nguồn sống môi trường, tới khả sinh sản tử vong quần thể 2.3.2 Sự phân bố cá thể: Có kiểu phân bố cá thể quần thể - Phân bố theo nhóm hỗ trợ qua hiệu nhóm - Phân bố đồng góp phần làm giảm cạnh tranh gay gắt cá thể - Phân bố ngẫu nhiên tận dụng nguồn sống tiềm tàng môi trường 2.3.3 Tỉ lệ giới tính: - Tỉ lệ số cá thể đực quần thể - Tỉ lệ giới tính thay đổi chịu ảnh hưởng nhiều nhân tố (điều kiện sống môi trường, đặc điểm sinh sản, sinh lí tập tính sinh vật ) 2.3.4 Nhóm tuổi: - Quần thể có cấu trúc tuổi đặc trưng thành sau sinh sản Đang sinh sản phần nhóm tuổi thay đổi theo lồi điều kiện sống - Ở đa số quần thể, cấu trúc tuổi chia làm nhóm: nhóm tuổi trước sinh sản, nhóm tuổi sinh sản, Trước sinh sản Tháp phát triển Tháp ổn định Tháp Suy thoái nhóm tuổi sau sinh sản Người ta cịn phân chia cấu trúc tuổi thành: tuổi sinh lí (thời gian sống đạt tới cá thể), tuổi sinh thái ( thời gian sống thực tế cá thể), tuổi quần thể ( tuổi bình quân cá thể quần thể) 2.3.5 Kích thước quần thể: - Kích thước quần thể : Số lượng cá thể (hoặc sản lượng hay lượng) quần thể Có hai trị số kích thước quần thể : + Kích thước tối thiểu số lượng cá thể mà quần thể cần để trì phát triển + Kích thước tối đa giới hạn cuối số lượng mà quần thể đạt được, phù hợp với khả cung cấp nguồn sống môi trường - Kích thước quần thể phụ thuộc vào sức sinh sản, mức độ tử vong, phát tán cá thể (xuất cư, nhập cư) quần thể sinh vật - Tăng trưởng quần thể sinh vật + Tăng trưởng kích thước quần thể điều kiện mơi trường khơng bị giới hạn (điều kiện mơi trường hồn tồn thuận lợi) : Quần thể có tiềm sinh học cao tăng trưởng theo tiềm sinh học (đường cong tăng trưởng hình chữ J) + Tăng trưởng kích thước quần thể điều kiện môi trường bị giới hạn (điều kiện mơi trường hồn tồn thuận lợi) : Quần thể tăng tăng trưởng giảm (đường cong tăng trưởng hình chữ S) - Tăng trưởng quần thể người: + Dân số giới tăng liên tục suốt trình phát triển lịch sử Trang 56 + Dân số tăng nhanh nguyên nhân làm chất lượng môi trường giảm sút 2.4 Biến động số lượng điều chỉnh số lượng cá thể quần thể 2.4.1 Khái niệm dạng: - Biến động số lượng cá thể quần thể tăng hay giảm số lượng cá thể quần thể - Số lượng cá thể quần thể bị biến động theo chu kì khơng theo chu kì + Biến động số lượng cá thể quần thể theo chu kì(chu kì ngày đêm, chu kì mùa, chu kì tuần trăng, chu kì nhiều năm) biến động xảy thay đổi có tính chu kì mơi trường Ví dụ : dịng hải lưu Ninơ chảy qua năm/lần ven biển Peru  nhiệt độ tăng, nồng độ muối tăng  sinh vật phù du chết nhiều  môi trường ô nhiễm  cá cơm chết hàng loạt + Biến động số lượng cá thể quần thể khơng theo chu kì biến động mà số lượng cá thể quần thể tăng giảm cách đột ngột thay đổi bất thường môi trường tự nhiên hay hoạt động khai thác tài nguyên mức người 2.4.2 Sự điều chỉnh số lượng cá thể quần thể: - Quần thể ln có xu hướng tự điều chỉnh số lượng cá thể cách làm giảm kích thích làm tăng số lượng cá thể thông qua việc điều chỉnh sức sinh sản, tỉ lệ tử vong, xuất cư, nhập cư để Sinh cân với khả cung cấp môi trường: + Khi điều kiện môi trường thuận lợi (hoặc số lượng cá thể quần thể thấp)  mức tử vong giảm, sức sinh sản tăng, nhập cư tăng  tăng số lượng cá thể quần thể Nhập cư Kích thước Quần thể Xuất cư + Khi điều kiện mơi trường khó khăn (hoặc số lượng quần thể cao)  mức tử vong tăng, sức sinh sản Tử giảm, xuất cư tăng  giảm số lượng cá thể quần thể - Trạng thái cân quần thể: trạng thái số lượng cá thể quần thể ổn định phù hợp với khả cung cấp nguồn sống môi trường CHUYÊN ĐỀ III: SINH THÁI HỌC VẤN ĐỀ II: QUẦN Xà SINH VẬT Trang 57 A LÝ THUYẾT Khái niệm Quần xã tập hợp quần thể sinh vật thuộc nhiều lồi khác nhau, sống khơng gian thời gian định, sinh vật có mối quan hệ gắn bó với thể thống quần xã có cấu trúc tương đối ổn định Quan hệ loài Trong quần xã có mối quan hệ hỗ trợ (cộng sinh, hội sinh, hợp tá C quan hệ đối kháng (cạnh tranh, kí sinh, ức chế - cảm nhiễm, sinh vật ăn sinh vật) Quan hệ Đặc điểm Ví dụ Hai lồi có lợi sống chung Cộng sinh thiết phải có ; tách riêng hai lồi có hại Hai lồi có lợi sống chung Hợp tác không thiết phải có ; tách riêng hai lồi có hại Khi sống chung lồi có lợi, lồi Hội sinh khơng có lợi khơng có hại ; tách riêng lồi có hại cịn lồi khơng bị ảnh hưởng - Các lồi cạnh tranh nguồn sống, không gian sống Cạnh tranh - Cả hai loài bị ảnh hưởng bất lợi, thường lồi thắng cịn lồi khác bị hại nhiều Kí sinh Ức chế – cảm nhiễm Một loài sống nhờ thể lồi khác, lấy chất ni sống thể từ lồi Một lồi sống bình thường, gây hại cho loài khác - Hai loài sống chung với Sinh vật ăn - Một loài sử dụng loài khác làm thức ăn sinh vật khác Bao gồm : Động vật ăn động vật, động vật ăn thực vật Hiện tượng khống chế sinh học Khống chế sinh học tượng số lượng cá thể loài bị khống chế mức định quan hệ hỗ trợ đối kháng cá loài quần xã Trang 58 Các đặc trưg quần thể Quần xã có đặc trưng : 3.1 Đặc trưng thành phần loài - Số lượng loài, số lượng cá thể loài biểu thị mức độ đa dạng quần xã Quần xã ổn định thường có số lượng lồi lớn số lượng cá thể loài cao - Loài đặc trưng lồi có quần xã đó, có số lượng nhiều hẳn vai trị quan trọng lồi khác Ví dụ: cá cóc lồi đặc trưng rừng nhiệt đới Tam Đảo, tràm loài đặc trưng rừng U Minh, cọ vùng đồi Vĩnh Phú, … - Lồi ưu (lồi chủ chốt) lồi đóng vai trò quan trọng quần xã số lượng cá thể nhiều, sinh khối lớn hoạt động mạnh Ví dụ: ruộng lúa lúa lồi ưu 3.2 Đặc trưng phân bố không gian (theo chiều ngang, theo chiều thẳng đứng) - Phân bố theo chiều thẳng đứng Ví dụ: Sự phân tầng thực vật rừng mưa nhiệt đới (5 tầng) : vượt tán, tạo tán, tán, bụi, cỏ hay phân tầng loài sinh vật ao, - Phân bố theo chiều ngang Ví dụ: Phân bố sinh vật từ đỉnh núi  Sườn núi  chân núi, hay phân bố sinh vật biển từ đất ven bờ biển  vùng ngập nước ven bờ  vùng khơi xa Sự phân bố cá thể không gian  giảm mức độ cạnh tranh loài nâng cao hiệu sử dụng nguồn sống môi trường Diễn sinh thái 4.1 Khái niệm diễn sinh thái : Là trình biến đổi quần xã qua giai đoạn tương ứng với biến đổi môi trường 4.2 Nguyên nhân : - Nguyên nhân bên thay đổi điều kiện tự nhiên, khí hậu - Nguyên nhân bên tương tác loài quần xã (như cạnh tranh gay gắt loài quần xã, quan hệ sinh vật ăn sinh vật ) Ngoài hoạt động khai thác tài nguyên người gây diễn sinh thái 4.3 Các loại diễn : - Diễn nguyên sinh diễn khởi đầu từ mơi trường chưa có sinh vật kết hình thành nên quần xã tương đối ổn định.Quá trình diễn diễn theo giai đoạn sau: + Giai đoạn tiên phong: hình thành quần xã tiên phong + Giai đoạn giữa: giai đoạn hỗn hợp, gồm quần xã thay đổi Trang 59 + Giai đoạn cuối: hình thành quần xã ổn định - Diễn thứ sinh diễn xuất môi trường có quần xã sinh vật sống Tuỳ theo điều kiện thuận lợi hay không thuận lợi mà diễn hình thành nên quần xã tương đối ổn định bị suy thối.Q trình diễn diễn theo sơ đồ sau: + Giai đoạn đầu: Giai đoạn quần xã ổn định + Giai đoạn giữa: Giai đoạn gồm quần xã thay đổi + Giai đoạn cuối: Hình thành quần xã ổn đinh khác quần xã bị suy thoái 4.4 Ý nghĩa nghiên cứu diễn sinh thái : Giúp hiểu quy luật phát triển quần xã sinh vật Từ chủ động xây dựng kế hoạch việc bảo vệ, khai thác phục hồi nguồn tài nguyên, có biện pháp khắc phục biến đổi bất lợi môi trường, sinh vật người CHUYÊN ĐỀ III: SINH THÁI HỌC VẤN ĐỀ III : HỆ SINH THÁI, SINH QUYỂN VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG Hệ Sinh thái 1.1 Khái niệm: - Hệ sinh thái bao gồm quần xã sinh vật sinh cảnh quần xã, sinh vật tác động qua lại với với thành phần sinh cảnh tạo nên chu trình sinh địa hố Nhờ đó, hệ sinh thái hệ thống sinh học hoàn chỉnh tương đối ổn định - Có kiểu hệ sinh thái chủ yếu : Hệ sinh thái tự nhiên (trên cạn, nướC nhân tạo (trên cạn, nướC Trang 60 1.2 Cấu trúc hệ sinh thái - Thành phần vô sinh(Sinh cảnh): + Các chất vô : + Các chất hữu + Các yếu tố khí hậu : ánh sáng, độ ẩm… - Thành phần hữu sinh: quần xã sinh vật tùy theo hình thức dinh dưỡng chia thành nhóm: + Sinh vật sản xuất: Thực vật VSV tự dưỡng + Sinh vật tiêu thụ: Động vật ăn thực vật, động vật ăn động vật + Sinh vật phân giải: Vi khuẩn, nấm, số ĐVKXS(giun, sâu bọ,…) 1.3 Trao đổi chất hệ sinh thái 1.3.1 Trao đổi chất quần xã sinh vật: * Chuỗi thức ăn: - Chuỗi thức ăn dãy lồi sinh vật có mối quan hệ với mặt dinh dưỡng, lồi ăn lồi khác phía trước thức ăn lồi phía sau - Có loại chuỗi thức ăn : + Chuỗi thức ăn bắt đầu sinh vật tự dưỡng: Ví dụ : Cỏ Châu chấu Ếch Rắn + Chuỗi thức ăn bắt đầu sinh vật ăn mùn bã hữu Ví dụ : Giun (ăn mùn)  tôm  người * Lưới thức ăn: - Lưới thức ăn tập hợp chuỗi thức ăn hệ sinh thái, có mắt xích chung - Quần xa sinh vật đa dạng thành phần lồi lưới thức ăn quần xã phức tạp Ví dụ : Cho lưới thức ăn: Nai Cỏ Thỏ Hổ Cáo Ngỗng Mèo rừng Vi sinh vật Số chuỗi thức ăn lưới thức ăn đó: A B C D * Bậc dinh dưỡng: Bậc dinh dưỡng loài mức lượng sử dụng thức ăn mức lượng lưới thức ăn (hoặc chuỗi thức ăn) Trang 61 - Tập hợp lồi sinh vật có mức dinh dưỡng hợp thành bậc dinh dưỡng - Trong quần xã có nhiều bậc dinh dưỡng: + Bậc dinh dưỡng cấp : Sinh vật sản xuất + Bậc dinh dưỡng cấp : Sinh vật tiêu thụ bậc + Bậc dinh dưỡng cấp : Sinh vật tiêu thụ bậc 2, * Tháp sinh thái: - Bao gồm nhiều hình chữ nhật xếp chồng lên nhau, hình chữ nhật có chiều cao nhau, chiều dài biểu thị độ lớn bậc dinh dưỡng Tháp sinh thái cho biết mức độ dinh dưỡng bậc toàn quần xã - Có loại hình tháp sinh thái : + Hình tháp số lượng (hinh A : xây dựng dựa số lượng cá thể sinh vật bậc dinh dưỡng + Tháp sinh khối (hinh B : xây dựng dựa khối lượng tổng số tất sinh vật đơn vị diện tích hay thể tích bậc dinh dưỡng + Tháp lượng (hinh C : xây dựng dựa số lượng tích luỹ đơn vị diện tích hay thể tích đơn vị thời gian bậc dinh dưỡng 1.3.2 Trao đổi chất quần xã với môi trường ngược lại 1.3.2.1 Trao đổi chất qua chu trình sinh địa hóa: * Chu trình sinh địa hố : - Là chu trình trao đổi chất tự nhiên - Một chu trình sinh địa hố gồm có thành phần : Tổng hợp chất, tuần hoàn chất tự nhiên, phân giải lắng đọng phần vật chất (trong đất, nước ) * Một số chu trình sinh địa hóa: - Chu trình cac bon: + Cacbon từ mơi trường vô vào quần xã  chất dạng CO2, SV tự dưỡng đồng hóa CO2 QH hữu + Cacbon trao đổi quần xã qua chuỗi lưới thức ăn + Cacbon trở lại môi trường vô qua Trang 62 đường o Hô hấp động -thực vật o Phân giải sinh vật o Sự đốt cháy nhiên liệu công nghiệp - Chu trình nitơ: + Các Nitơ: NH 4+, NO2-, NO3- hình thành tự nhiên đường vật lí, hóa học sinh học + TV hấp thụ nitơ dạng muối amôn (NH 4+) nitrat (NO 3- ) + Nitơ từ xác SV trở lại môi trường đất, nước thông qua hoạt động phân giải chất hữu VK, nấm,… + Hoạt động phản nitrat VK trả lại lượng nitơ phân tử cho đất, nước bầu khí - Chu trình nước: + Nước mưa rơi xuống đất, phần thấm xuống mạch nước ngầm, phần tích lũy sơng , suối, ao , hồ,… + Nước mưa trở lại bầu khí dạng nước thơng qua hoạt động nước bốc nước mặt đất 1.3.2.2 Dòng lượng hệ sinh thái * Dòng lượng hệ sinh thái : - NL hệ sinh thái bắt nguồn từ NLASMT NL từ ASMT vào quần xã mắt xích sinh vật sản xuất  sinh vật tiêu thụ cấp  sinh vật phân giải  trả lại mơi trường Giải thích: Dạng lượng hệ sinh thái bắt nguồn từ môi trường, sinh vật sản xuất hấp thụ biến đổi thành dạng lượng hóa học qua q trình quang hợp, sau đ ó lượng truyền qua bậc dinh dưỡng cuối lượng truyền trở lại môi trường - Trong chu trình dinh dưỡng, lượng truyền từ bậc dinh dưỡng thấp lên bậc dinh dưỡng cao Càng lên bậc dinh dưỡng cao lượng giảm - Trong hệ sinh thái lượng truyền chiều từ sinh vật sản xuất qua bậc dinh dưỡng, tới mơi trường, cịn vật chất trao đổi qua chu trình dinh dưỡng * Hiệu suất sinh thái : - Hiệu suất sinh thái tỉ lệ % chuyển hoá lượng qua bậc dinh dưỡng hệ sinh thái - Hiệu suất sinh thái bậc dinh dưỡng sau tích luỹ thường 10% so với bậc trước liền kề Trang 63 Sinh bảo vệ môi trường 2.1 Khái niệm - Sinh gồm tồn sinh vật mơi trường vơ sinh trái đất hoạt động hệ sinh thái lớn Sinh gồm nhiều khu sinh học - Khu sinh học (biôm) hệ sinh thái cực lớn đặc trưng cho đặc điểm địa lí, khí hậu sinh vật vùng + Các khu sinh học cạn bao gồm đồng rêu hàn đới, rừng kim phương Bắc, rừng rụn g ôn đới, rừng mưa nhiệt đới… + Các khu sinh học nước bao gồm khu sinh học nước ngọt, khu sinh học nước mặn 2.2 Các dạng tài nguyên : - Tài nguyên không tái sinh (nhiên liệu hoá thạch, kim loại, phi kim) - Tài nguyên tái sinh (khơng khí, đất, nước sạch, sinh vật) - Tài nguyên lượng vĩnh cửu (năng lượng mặt trời, lương sóng, lượng gió, lượng thuỷ triều) - Tài nguyên thiên nhiên đa dạng, nhiên người khai thác bừa bãi  giảm đa dạng sinh học suy thoái nguồn tài nguyên, đặc biệt tài nguyên có khả phục hồi, gây ô nhiễm môi trường sống - Khắc phục suy thối mơi trường sử dụng bền vững tài ngun thiên nhiên Sử dụng bền vững tài nguyên thiên nhiên hình thức sử dụng vừa thoả mãn nhu cầu củ a người để phát triển xã hội, vữa đảm bảo trì lâu dài tài nguyên cho hệ mai sau - Các giải pháp : + Sử dụng bền vững tài nguyên đất, tài nguyên nước, tài nguyên rừng, tài nguyên biển + Duy trì đa dạng sinh học + Giáo dục mơi trường Trang 64 TĨM LƯỢC KIẾN THỨC CƠ BẢN PHẦN SINH THÁI HỌC Sự phân chia nhóm sinh vật dựa vào nhóm sinh vật Yếu tố sinh thái Ánh sáng Nhiệt độ Độ ẩm Nhóm thực vật Nhóm động vật - Nhóm ưa sáng, nhóm ưa bóng - Nhóm động vật ưa hoạt động ngày - Cây ngày dài, ngày ngắn - Nhóm động vật ưa hoạt động đêm Thực vật biến nhiệt - Động vật biến nhiệt - Động vật nhiệt - Thực vật ưa ẩm, thực vật ưa ẩm vừa - Động vật ưa ẩm - Thực vật chịu hạn - Động vật ưa khơ Quan hệ lồi khác loài Quan hệ Hỗ trợ Đối kháng Cùng loài (Quần thể) Quần tụ, bầy đàn hay họp thành xã hội Cạnh tranh, ăn thịt Khác loài (quần xã) Hội sinh, cộng sinh, hợp tác Cạnh tranh, ký sinh, ức chế cảm nhiễm, sinh vật ăn thịt sinh vật khác Đặc điểm cấp độ tổ chức sống Cấp độ tổ chức sống Khái niệm Đặc điểm Có đặc trưng mật độ, tỉ lệ giới tính, Bao gồm cá thể lồi, Quần thể sống khu vực định, thời điển định, giao phối tự với tạo hệ thành phần nhóm tuổi,sự phân bố, mật độ, kích thước quần thể, tăng trưởng quần thể Các cá thể có mối quan hệ sinh thái hỗ trợ cạnh tranh; Số lượng cá thể biến động có khơng theo chu kì, thường điều chỉnh mức cân Quần xã Bao gồm quần thể thuộc lồi Có tính chất số lượng Trang 65 khác nhau, sống khoảng thành phần lồi; Ln có khống chế khơng gian xác định, có mối quan hệ tạo nên cân sinh học số lượng sinh thái mật thiết với để tồn cá thể Sự thay phát triển ổn định theo thời gian quần xã theo thời gian diễn sinh thái Có nhiều mối quan hệ, quan trọng Bao gồm quần xã khu vực sống (sinh mặt dinh dưỡng thông qua chuỗi Hệ sinh thái cảnh) nó, sinh vật ln lưới thức ăn Dịng lượng hệ có tương tác lẫn với môi sinh thái vận chuyển qua bậc trường tạo nên chu trình sinh địa dinh dưỡng chuỗi thức ăn: Sinh hoá biến đổi lượng vật sản xuất  sinh vật tiêu thụ  sinh vật phân giải Gồm khu sinh học (hệ sinh thái Sinh Là hệ sinh thái khổng lồ lớn) đặc trưng cho vùng địa lí, khí hành tinh hậu xác định, thuộc nhóm cạn nước Trang 66 ... lồi theo nhiều hướng khác nhau: tiến sinh học, thoái sinh học, kiên định sinh học 2.2 Đánh giá học thuyết 2.2.1 Học thuyết Lamac - Cống hiến: Nêu lên tiến hóa sinh giới biến đổi từ đơn giản đến... y học 1.2.5 Tạo giống công nghệ gen * Khái niệm công nghệ gen: Cơng nhệ gen quy trình cơng nghệ dùng để tạo tế bào sinh vật có gen bị biến đổi có thêm gen mới, từ tạo thể với đặc điểm Công nghệ... đại phân tử màng sinh học  hình thành nên thể sinh vật - Tiến hoá sinh học : Từ tế bào nguyên thuỷ  tế bào nhân sơ  tế bào nhân thực  đa dạng phong phú sinh giới Sự phát triển sinh gới qua đại