TIẾN hóa và đa DẠNG SINH học

Sự tiến hóa của quang hợp và tích lũy Oxy trong khí quyểnOxygen phân tử được hình thành qua các con đường: - Phân giải H2O do năng lượng mặt trời - Do vi khuẩn quang hợp - Oxy được tích

BÀI GIẢNG

THS NGUYỄN KHÁNH LINH

- Phần 1 Nguồn gốc sự sống

- Phần 3 Bảo vệ Tài nguyên thiên nhiên

I Nguồn gốc của sự sống

I.1 Sự hình thành Trái đất

- TĐ được hình thành cách đây 4.5-5 tỷ năm

- Cấu tạo của TĐ gồm 3 lớp: lõi nóng chảy (Fe, Ni), lớp manti, lớp vỏ ( tạo nên thềm đại dương và lục địa)

- Các khí thời sơ khai gồm: H2, H2S, NH3, N2, H20

- Không có Oxy phân tử Hơi nước ngưng tụ tạo thành sông, suối, đại dương

- Các điều kiện thích hợp của TĐ: cách mặt trời ở vị trí thứ 3, khối lượng

TĐ và số vòng quay quanh Mặt trời thích hợp

I.2 Những tế bào sống đầu tiên

* Thí nghiệm của Stanley Miller:

Glycin, alanin, ure, CO, acid lactic, ribose, deoxyribose, purin, pirimidin,

Nước canh mầm

* Điều kiện trùng hợp các phân tử

- Khi lượng nước giảm dần (nồng độ các chất tăng dần)

- Các chất bám trên bề mặt đất sét

* Sự hình thành giọt Coaserva: là thể keo mang polymer là RNA, được xem là nguồn gốc tạo nên tế bào đầu tiên

* Sinh vật đầu tiên là vi khuẩn dị dưỡng, yếm khí ( 3.5-3 tỷ năm)

I.3 Sự tiến hóa của quang hợp và tích lũy Oxy trong khí quyển

Oxygen phân tử được hình thành qua các con đường:

- Phân giải H2O do năng lượng mặt trời

- Do vi khuẩn quang hợp

- Oxy được tích lũy, tầng ozon O3 được hình thành cách đây 2-1.5tỷ năm

I.4 Sự tiến hóa của tế bào nhân chuẩn Eukaryote

- Eukaryote đơn bào xuất hiện cách đây1.5 tỷ năm.

- Eukaryote đa bào xuất hiện cách đây 1-0.5 tỷ năm.

- Các bào quan lục lạp, ty thể được cho là do tế bào prokaryote nội ký sinh (endoparasite)

Kích thước của các phân tử, tế bào sinh vật khác nhau

I.5 Cơ chế phân tử ở Prokaryote và Eukaryote

- Cơ chế chung: DNA mRNA Protein

* Một số điểm khác biệt về:

9 Bộ gen Prokaryote và Eukaryote

9 Định nghĩa hạch nhân ở Eukaryote

9 Vị trí xảy ra các cơ chế sao chép, phiên mã, dịch mã trong tế bào

9 Sao chép: DNA bộ gen được tháo xoắn bằng enzyme topoisomerase

cắt một mạch (Prokaryote), nhờ cơ chế acetyl hóa các protein Histon (Eukaryote)

9 Bản mRNA: là polycistronic (Prokaryote), monocistronic (Eukaryote).

Cấu tạo của nhân ở tế bào động vật

Đặc điểm của polycistronic mRNA ở prokaryote

II Học thuyết tiến hóa của Darwin

III Di truyền học quần thể

III.1 Quần thể

- QT là tập hợp các cá thể của một loại sống trên một lãnh thổ nhất định, trong đó có giao phối tự do

- QT là đơn vị tiến hóa cơ sở, là cấu trúc cơ sở, là nơi diễn ra biến đổi tiến hóa đầu tiên

III.2 Các nguyên nhân dẫn đến sự tiến hóa

- Biến dị cá thể: gồm biến dị không di truyền và biến dị di truyền

- Hiện tượng đa hình: là sự có mặt của nhiều kiểu hình khác nhau bên trong một quần thể

- Chọn lọc tự nhiên: gồm chọn lọc định hướng, chọn lọc ổn định, chọn lọc gián đoạn

Hệ thống phân loại:

I Virus

-1892, nhà thực vật học Nga x D.I.Ivanovski là người đầu tiên

tìm ra virus khi thí nghiệm về bệnh đốm thuốc lá

Tn:

Dịch nghiền lá

Quan sát khv quang học?lọc

I.1 Đặc điểm hình dạng, cấu tạo

* Hình dạng: sợi chỉ, hình que, hình cầu, hình trứng, góc cạnh

* Kích thước: 0.02-0.3 Pm

* Cấu tạo:

- Chung: lớp capsid và acid nucleid ( DNA hoặc RNA)

- Riêng: lớp màng bao bên ngoài (envelope) có gắn protein của virus tổng hợp (gắn lên thụ quan của tế bào kc)

* Đặc điểm:

x Không phải là prokaryote

x Không có cấu trúc tế bào

x Ký sinh bắt buộc vào một loại tế bào ký chủ đặc hiệu

x Vật liệu di truyền chỉ gồm RNA hoặc DNA

x Lây lan nhanh chóng

x Độ bền với pH khác nhau

x Bị bất hoạt dưới tác động của tia cực tím

x Nhiệt độ bất hoạt khác nhau tuỳ loại virus Đa số bất hoạt ở

55-60oC/30 phút

x Đa số phát triển tốt ở nhiệt độ thấp <20 oC

x Ngừa bệnh bằng vaccin và chữa bằng thuốc đặc trị

I.2 Phân loại virus

a DNA virus

- DNA mạch đôi

- DNA mạch đơn

b RNA virus

- RNA mạch đôi

- RNA mạch đơn RNA đơn âm x : virus cúm, dại, rubella

RNA đơn dương +: virus viêm gan A, C,VR thực vật,

c Virus sao chép ngược RNA-DNA

- RNA mạch đơn: HIV

- DNA mạch đôi: Virus viêm gan siêu vi B

I.3 Cơ chế xâm nhập tế bào chủ

a Giai đoạn gắn và xâm nhập tế bào ký chủ (một số con đường phổ biến):

- Làm thủng tế bào ký chủ nhờ hoạt động phận đuôi của virus

(VD:bacteriophage)

- Gắn và hoà màng

- Gắn và dùng enzyme phân hủy (Thực vật, tảo, nấm)

- Gắn và xâm nhập như cơ chế thực bào

b Giai đoạn sinh sản, nhân lên trong tế bào ký chủ

- Có thể xảy ra ở tế bào chất của tbkc

- Có thể xảy ra ở nhân và tế bào chất của tbkc

I.4 Chu trình sống của virus

a HIV= Human Immunodeficiency Virus

* Tế bào ký chủ: Tb lympho T4

* Cấu tạo: Có màng bao envelope Có capsid bao quanh vật liệu

di truyền (2 sợi RNA - giống nhau; 9 gen/RNA) và một số enzym như protease, integrase, revers transcriptase -(RT)

* Chu trình sống gồm các giai đoạn:

9 HIV gắn lên tb T4 ( CD4 + CCR5 )

9 RNA mạch đơn DNA mạch đôi

9Chèn vào DNA bộ gen tbkc (enzyme integrase của virus)

9DNA virus mRNA

(enzyme RNA polymerase II tbkc)

9Tổng hợp những protein virus ( RT, protease, integrase, gp 41,

gp 120, )

9Sự đóng gói thành nhiều

virion mới

RT

* Thuốc đặc trị:

9Zidovudine (AZT), lamivudin, didanosine RT

-9Indinavir, saquinavir, ritonavir Protease

-9Hòa màng -?

9Integrase - ?

* Phân loại: HIV 1, HIV 2

Chú ý

x Phân biệt giai đoạn HIV và AIDS

x Giai đoạn AIDS (T4<200 /mm3)

nhiễm trùng cơ hội: Mycobacterium tuberculosis, Candida

albicans, protozoa, herpes virus

x HIV : máu, dịch âm đạo, nước mắt, nước bọt, nước tiểu, sữa, phân

x Mức độ hoạt động của Enzyme RT của HIV dễ biến hóa thành chủng mới

b Virus cúm gà

* Tế bào ký chủ: tế bào thuộc đường hô hấp ( phổi, khí quản .)

* Phân loại virus cúm: type A( 8 đoạn RNA -), B(8 đoạn RNA -), C( 7 đoạn RNA -) điền chi tiết vào bảng phân loại

H1N1,H1N2, H3N2, H2N2,

-* Cấu tạo:

Gồm envelop ( HA, NA), nucleocapsid ( capsid và 8 RNA đơn âm,

enzyme transcriptase = RNA polymerase RNA phụ thuộc)

* Virus cúm gà thuộc type A

- Sự gắn acid sialic thực bào tạo endosom

- Phóng thích 8 RNA đơn âm + protein virus ( phụ thuộc vào pH tbkc, kênh M2)

- Di chuyển vào nhân để sao chép ( phụ thuộcRNA polymerase II - tbkc) tạo RNA đơn dương

Tổng hợp protein và đóng gói tạo virion mới

Chú ý khả năng biến hóa tạo chủng mới rất cao của virus cúm,gồm

các lý do:

9 Enzyme transcriptase

9 Số đoạn RNA

c Virus sốt xuất huyết ( dengue virus)

* Phạm vi phát tán mầm bệnh trên Thế giới:

* Vector truyền bệnh: Muỗi vằn Aedes Aegypti/Aedes albopictus

sốt rét, sốt xuất huyết, viêm màng

não, bệnh kí sinh ở chó, ngựa, người

* Quá trình truyền bệnh:

1 Truyền virus qua nước bọt

2 Tấn công 1 số bộ phận: hạch bạch huyết, gan

3 Mở rộng phạm vi đến các mô, bộ phận khác: mô

bạch huyết, bạch cầu

4 Tuần hoàn trong máu

5 Muỗi hút máu chứa virus

6 Virus sao chép, nhân lên trong ruột, mô thần

kinh tuyến nước bọt

7 Virus nhân lên nhiều hơn ở tuyến nước bọt

* Virus sốt xuất huyết (dengue virus) và chu trình sống:

-Đặc điểm cấu tạo:

9Họ Flavivirus ( sốt vàng da, viêm màng não, West Nile virus, viêm não Nhật bản)

9Bốn subtype: Den 1, 2, 3, 4

9Vật liệu di truyền: một RNA đơn dương (11 nu)

3 protein cấu trúc (C, prM, E)

7 protein không cấu trúc (NS1, NS2A,

NS2B,NS3,NS4A,NS4B,NS5)

TRANSCRIPTASE

-Chu trình soáng

* Triệu chứng

9Sốt cao >40oC9Đau đầu

9Mẫn đỏ9Nôn 9Hôn mê

* Phương pháp phòng ngừa:

9Diệt muỗi, lăng quăng,

9Xu hướng mới: vk Wolbachia ( họ Rickettsiaceae, gram -) ký sinh trên

muỗi (ruồi giấm, giáp xác, nhện, côn trùng )

chu kỳ sống giảm

I.5 Interferon

- Sự giao thoa ( Interference): giao thoa cùng nguồn và giao thoa khác nguồn

- Chất giao thoa (Interferon)

- Kích thích tbkc tổng hợp Interferon: virus, acid nucleic, vi khuẩn,

- Đặc tính của Interferon:

9 Là protein có trọng lượng phân tử 13.000-80.000

9 Bị phân giải bởi men

9 Mất hoạt tính ở To=60-75oC /1g hay 100oC/5p

9 Bảo quản ở 4oC trong nhiều tháng

9 Bền với acid, pH=2-9

9 Không bị phân hủy bởi tia cực tím

9 Không bị bất hoạt bởi kháng sinh

9 Thường có tính đặc hiệu loài

9 Được hấp phụ bởi tế bào hoặc mô của cơ thể

- Cơ chế tác dụng chống virus của Interferon

I.6 Virus và ung thư

9 virus Epstein x barr

9 viêm gan siêu vi B, C

9 virus Papilloma

* Mở rộng: Viroid và Prion

II Giới Monera ( Prokaryote)

II.1 Đặc điểm hình dạng, cấu tạo

* Hình dạng: hình cầu, hình que, hình phẩy, hình xoắn

Cấu tạo của vi khuẩn điển hình

* Cấu tạo: đơn bào

Chung:

-Vách peptidoglycan=murein=mucoprotein

gram -, gram +

Vách tế bào vk gram +

Vách tế bào vk gram

-Peptidoglycan = N-acetylglucosamin + N-acetylmuramic+

cầu nối peptid

Riêng ( tùy loài)

-Thể thylakoid : vai trò trong quang hợp

-Roi = tiên mao ( flagella) cách phân bố khác nhau tùy loài

-Lông tơ = tiêm mao ( pili)

-Vỏ nhầy smooth, rough, mucoid Có thể chuyển đổi mức độ nhầy tùy thuộc vào môi trường sống Vai trò tích lũy chất

dinh dưỡng, bảo vệ vi khuẩn ( VD: Strep pneumoniae)

-Bào tử ( VD: Clostridium, Bacillus)

-Plasmid

Cách phân bố roi (flagella)

II.2 Phân loại

* Cơ sở phân loại: 16s rRNA theo dõi sự hình thành ribosome

70S của nhóm Prokaryote

Gen ribosom

Promotor

Mạch khuôn 16s 23s 5s

rRNA Phiên mã

23s rRNA

Enzym cắt Enzym cắt

* Giới Monera:

++ Ngành vi khuẩn Bacteria : gồm 2 ngành phụ

+ Cổ vi khuẩn Archaebacteria - vách không có peptidoglycan mà

Tảo lam = vi khuẩn lam

++ Ngành vi khuẩn lam Cyanobacteria = tảo lam

- Quang hợp, mang diệp lục tố a

- Đa số có thể cố định đạm tự do: Nostoc, Anabeana ( sống cộng

sinh với bèo hoa dâu, )

Thể bào nang ( heterocyst) của Anabeana: tế bào to, vách dày

II.3 Quá trình biến dưỡng

Đa dạng nhất về phương thức biến dưỡng tạo ATPĐiền nguồn năng lượng và nguồn carbon vào bảng tổng hợp phương thức biến dưỡng

II.4 Quá trình sinh sản

- Bằng cách nhân đôi

II.5 Mặt lợi và hại của vi khuẩn

- Lợi: trong lên men thực phẩm, xử lý môi trường, nông nghiệp, nghiên cứu

- Hại: tác nhân gây bệnh cho người, gia súc, thực vật, làm hại công trình xây dựng, làm nghèo đạm đất canh tác

KIỂU BIẾN DƯỠNG NGUỒN

NĂNG LƯỢNG

NGUỒN CARBON

SINH VẬT ĐIỂN

Dị dưỡng (hỗn dưỡng)

Không phổ biến

I PHÂN GIỚI TẢO (algea)

I.1 Đặc điểm chung

™ Chu trình sống

I.2 Phân loại

I.2.1 Ngành Clorophyta ( tảo lục)

- Bào tử động có roi, quang hợp, lục lạp mang diệp lục tố a, b

- Chất dự trữ: tinh bột

- Đại diện: tảo Chlamydomonas, Ulva.

Tảo đơn bào Chlamydomonas

a Tảo Chlamydomonas : Tảo đơn bào, đẳng giao

Sinh sản vô tính và hữu tính

Chu trình sống tảo Chlamydomonas ( hữu tính)

Tảo Ulva

b Tảo Ulva = rau diếp biển

- Là tảo dị tản, đa

bào, đẳng giao

- Tế bào có hạch tạo

bột, nhân, lục lạp

hình chén, không

roi

- Chu trình sống có sự

xen kẽ giữa tế bào

đơn bội và lưỡng

bội

- Tản có chân bám

nhỏ

Chu trình sống của tảo Ulva

Giảm phân

Các giao tử đơn bội

Bào tử động Thể giao tử đơn bội

I.2.2 Ngành Phaeophyta ( Tảo nâu = cát tảo)

™ Đặc điểm chung:

-Đa bào, sinh sản hữu tính

-Diệp lục tố a, c, fucoxanthin

-Chất dự trữ: Laminarin

-Vách: acid alginic

™ Đại diện: tảo Sargassum, Fucus, Nereocystis

Tảo nâu Nereocystis Sargassum

Chu trình sống của tảo nâu Fucus

I.2.3 Ngành Rhodophyta ( Tảo đỏ)

™ Đặc điểm chung: đa bào, sinh sản hữu tính, sống ở biển, diệp

lục tố a, phycoerythrin, lutein, carotene, phycocyanin , chất dự trữ là tinh bột đỏ

™ Đại diện:

1 Tảo Porphyra ( rong mứt)

- Sống ở biển

- Được dùng để chế biến sản phẩm tảo Nori ( Nhật, Hàn quốc)

Tảo đỏ Porphyra

2 Tảo Gracilaria ( rong câu)

- Chứa hàm lượng agar ( polysaccharid) cao đến 20-30%

- VN: rong câu chỉ vàng Gracilaria verrucosa

- Top = 20-25oC

- NaCl = 10-20%o

- pH = 7 x 8.6

Gracilaria

Taxonomic Group Photosynthetic Pigments

Cyanobacteria chlorophyll a, chlorophyll c,

phycocyanin, phycoerythrin Chloroxybacteria chlorophyll a, chlorophyll b

chlorophyll a, chloorphyll c, fucoxanthin

and other carotenoids

Golden-brown Algae

(Chrysophyta)

chlorophyll a, chlorophyll c, fucoxanthin

and other carotenoids

Dinoflagellates

(Pyrrhophyta)

chlorophyll a, chlorophyll c, peridinin

and other carotenoids Vascular Plants chlorophyll a, chlorophyll b, carotenoids

I.3 Tảo và độc tố

Thường là tảo thuộc ngành giáp tảo, tảo lam, kim tảo

9Prymnesium parvum

9Gonyaulax tamarensis

9Anabaena flos-aquae

I.4 Mặt lợi và hại của tảo

9Trong y học x thực phẩm: sử dụng Spirulina Linavina,Anglel life

Chlorella Porphyridium

9 Nông nghiệp

9 Môi trường sinh thái: thủy triều đỏ

Thủy triều đỏ ( biển California)

* Đa số do: Ngành Dinophyta, loài dinoflagellate độc tố

9Brevetoxin hô hấp người

9Saxitoxin kênh ion tb thần kinh

9Acied domoic thần kinh đv

9Gymonocin A

Phân tử độc tố Gymonocin A

II PHÂN GIỚI ĐỘNG VẬT ĐƠN BÀO PROTOZOA

II 1 Ngành Rhizopoda

- Tế bào eukaryote đơn bào hay đa bào đơn giản, sống dị dưỡng, không có

Amib

+ Hoạt động sống

- Bài tiết: khuyếch tán

- Tiêu hóa: thực bào không bào tiêu hóa

- Điều tiết áp suất thẩm thấu: không bào co bóp

- Sinh sản vô tính

Trùng đế giầy Paramecium

II 2 Ngành Ciliophora ( = trùng tiêm mao)

* Đại diện: Paramecium caudatum

- Cấu tạo: chuyên hóa hơn

* Hoạt động sống:

Trùng roi Euglena

II 3 Ngành Euclenophyta

* Đại diện: Euglena (động vật + thực vật)

- Cấu tạo:

II 4 Ngành Zoomastigi

-Dị dưỡng, thường ký sinh

* Đại diện:

-Trichomonas: ks ruột mối

-Trypanosoma: muỗi txe txe gây bệnh ngủ

II 5 Ngành Sporozoa ( = ngành trùng bào tử)

-Đơn bào ký sinh

* Đại diện: Plasmodium ( P.vivax, P.falciparum)

-Vòng đời:

Chu trình sống của trùng sốt rét Plasmodium

Tạo nang ở thành ruột Tử bào tử

I Đặc điểm chung

9 Dị dưỡng, hoại sinh hay ký sinh

9 Enzym ngoại bào

9 Đa bào trừ nấm men

9 Tb không có lông roi

9 Chất dự trữ: glycogen

II Phân loại

II.1 Ngành nấm túi Ascomycota

* Đại diện: nấm men Saccharomyces

- Đơn bào

- Kích thước: 5-10 Pm

- Hình dạng: tròn, bầu dục

- Chu trình sống: xảy ra cả mitosis và meiosis

Chu kỳ sống của Saccharomyces ( gđ đơn bội và gđ lưỡng bội)

Hai bào tử kết hợp

Tế bào 2n

Phát triển ( mitosis)

SSVT

SSVT SSHT

Tóm tắt:

** Sinh sản vô tính bằng cách nẩy chồi:

-Nhân phân chia

-Nẩy chồi

-Phân cắt

Cả giai đoạn n và 2n

** Sinh sản hữu tính bằng cách kết hợp:

Bốn bào tử trong tế bào nấm men

* Cơ chế điều hòa sự hình thành hợp tử ( mating) ở Chromosome III:

Ưùc chế chu kỳ tế bào (G1)

Nấm Rhizopus

II.2 Ngành nấm tiếp hợp Zycomycota

* Đại diện: Rhizopus

II 3 Ngành nấm bất toàn Deuteromycota

- Không có cấu trúc chuyên hóa cho ss hữu tính, sợi nấm có vách ngăn

Nấm Penicillium

Naám Aspergillus

II 4 Ngành nấm đảm Basidiomycota

-Ss vô tính x hữu tính

-Sợi nấm có vách ngăn

-Phân biệt nấm độc x nấm ăn

* Chu trình sống điển hình:

-Bào tử nẩy mầm

-Tơ sơ cấp Tơ thứ cấp kết mạng nụ nấm

Quả thể

II.5.Ngành Địa y Mycophycota

-Nấm cs tảo/vk lam

-Môi trường sống

-Hình thức sinh sản

III Mặt lợi và hại của nấm

* Lợi

-Trong y học

-Trong công nghiệp thực phẩm

-Trong nông nghiệp x môi trường

A SỰ TIẾN HÓA CỦA ĐỘNG VẬT ĐA BÀO

- Đơn bào đa bào tổ chức cơ thể chuyên hóa và thích

nghi hơn

- Chống chịu với môi trường sống

- Kích thước thay đổi đa dạng chọn lọc điều kiện, cấu tạo, cơ

quan

Giả thiết Động vật đa bào xuất hiện?

- Sự sắp xếp tế bào, kích thước và tập tính tế bào

Sơ đồ phân loại Động vật học

* Xu hướng tiến hóa của Động vật

- Bất đối xứng đối xứng tỏa tròn đối xứng hai bên