Trong chương trình sinh học lớp 12 có ba phần kiến thức trọng tâm đó là: Di truyền học, tiến hóa và sinh thái học, trong đó Tiến hóa là một phần có nhiều lý thuyết, nội dung kiến thức trừu tượng, khó hiểu, đòi hỏi người học phải biết phối kết hợp trí tưởng tượng của mình với những kiến thức đã học ở phần trước như: tế bào, sinh học phân tử, di truyền. Do vậy, cả giáo viên và học sinh đều khó khăn trong việc giảng dạy và học tập. Để giúp giáo viên và học sinh dạy và học tốt phần này, tôi đã viết chuyên đề: Hệ thống kiến thức cơ bản “Bằng chứng và cơ chế tiến hóa”.
Trang 1PHẦN II: NỘI DUNG
Trang 3là làm thế nào để nâng cao chất lượng học tập của học sinh, làm thế nào để trang bị chohọc sinh hành trang kiến thức tốt nhất để các em bước vào kì thi THPT Quốc Gia đạt kếtquả tốt.
Để đáp ứng được yêu cầu trên, trong công tác giảng dạy, việc xây dựng và tổ chứcthảo luận các chuyên đề ôn thi THPT Quốc Gia là cần thiết giúp cho mỗi giáo viên ở cáctrường được bồi dưỡng về chuyên môn, nâng cao kinh nghiệm giảng dạy, ôn luyện thi từ
đó mà nâng cao kết quả thi cho học sinh
Trong chương trình sinh học lớp 12 có ba phần kiến thức trọng tâm đó là: Di truyềnhọc, tiến hóa và sinh thái học, trong đó Tiến hóa là một phần có nhiều lý thuyết, nội dungkiến thức trừu tượng, khó hiểu, đòi hỏi người học phải biết phối kết hợp trí tưởng tượngcủa mình với những kiến thức đã học ở phần trước như: tế bào, sinh học phân tử, di truyền
Do vậy, cả giáo viên và học sinh đều khó khăn trong việc giảng dạy và học tập Để giúp
giáo viên và học sinh dạy và học tốt phần này, tôi đã viết chuyên đề: Hệ thống kiến thức
cơ bản “Bằng chứng và cơ chế tiến hóa”.
Điểm mới của chuyên đề là:
- Kiến thức đã được xây dựng một cách hệ thống lôgic và đã thống nhất giữa chương trình
cơ bản với chương trình nâng cao
- Đã xây dựng được các dạng câu hỏi tự luận và trắc nghiệm cho cả chuyên đề (có matrận)
II MỤC TIÊU
1 Kiến thức
- Nắm được các bằng chứng và các cơ chế tiến hóa gồm gải phẫu so sánh, tế bào học, sinhhọc phân tử từ đó có nhận thức đúng đắn về thế giới quan sinh vật, về nguồn gốc chungcủa sinh giới
- Tóm tắt và so sánh nội dung của các học thuyết tiến hóa Đacuyn, thuyết tiến hóa tổng hợphiện đại; từ đó hiểu rõ về nguồn gốc các loài sinh vật ngày nay, giải thích vì sao sinh giớingày nay rất đa dạng, phong phú
2 Kĩ năng
- Sưu tầm tài liệu về các bằng chứng tiến hóa
- Sưu tầm tài liệu về sự thích nghi của các sinh vật
3 Thái độ
- Thấy được vấn đề loài xuất hiện và tiến hóa như thế nào và chỉ dưới ánh sáng sinh họchiện đại mới được quan niệm và giải quyết đúng đắn
- Củng cố niềm say mê tìm hiểu thiên nhiên kì thú
- Có ý thức bảo vệ sự đa dạng sinh học của các loài cây hoang dại cũng như các giống câytrồng nguyên thủy
4 Định hướng năng lực được hình thành
- Năng lực giải quyết vấn đề
- Năng lực tư duy logic, so sánh, phân tích và tổng hợp
- Năng lực tự học
- Năng lực hợp tác
5 Đối tượng HS bồi dưỡng: HS lớp 12
Trang 46 Dự kiến số tiết bồi dưỡng: 10 tiết
III Tóm tắt kiến thức cơ bản
1 BẰNG CHỨNG TIẾN HÓA
- Giải phẫu so sánh
+ Cơ quan tương đồng+ Cơ quan tương tự+ Cơ quan thoái hóa
- Tế bào học và sinh học phân tử
+ Tế bào học+ Sinh học phân tử
2 CÁC HỌC THUYẾT TIẾN HÓA
- Học thuyết cổ điển (học thuyết Đacuyn)
- Học thuyết hiện đại
+ Học thuyết tiến hóa tổng hợp+ Học thuyết tiến hóa trung tính
3 LOÀI
- Khái niệm
- Các dấu hiệu phân biệt hai loài thân thuộc
- Sơ bộ về cấu trúc của loài
- Các cơ chế cách li sinh sản giữa các loài
- Qúa trình hình thành loài
+ Hình thành loài bằng con đường địa lí+ Hình thành loài bằng con đường sinh thái+ Hình thành loài bằng đột biến lớn
PHẦN II – NỘI DUNG
A – KIẾN THỨC CƠ BẢN
I BẰNG CHỨNG TIẾN HÓA
1 Giải phẫu so sánh
a Cơ quan tương đồng (cơ quan cùng nguồn)
- Khái niệm: là các cơ quan nằm ở những vị trí tương ứng trên cơ thể, có cùng nguồn gốc
trong quá trình phát triển phôi cho nên có kiểu cấu tạo giống nhau
Trang 5- Ví dụ:
+ Chi trước của các loài động vật có xương sống có các xương phân bố theo thứ tự từ trong
ra ngoài là: xương cánh, xương cẳng, các xương cổ bàn, xương bàn và xương ngón
Tuyến nọc độc của rắn Tuyến nước bọt của các động vật khác
b Cơ quan tương tự
- Khái niệm: là những cơ quan có nguồn gốc khác nhau nhưng thực hiện chức năng giống
nhau nên có hình thái tương tự
- Ví dụ:
c Cơ quan thoái hóa
- Khái niệm: cũng là cơ quan tương đồng vì chúng được bắt nguồn từ một cơ quan ở một
loài tổ tiên nhưng nay không còn chức năng hoặc chức năng bị tiêu giảm
+ Cây đu đủ, hoa đực có 10 nhị, ở giữa vẫn còn di tích của nhụy
+ Ở ngô, có khi di tích của nhị lại phát triển làm xuất hiện những hạt ngô trên bông cờ
- Hiện tượng lại tổ: cơ quan thoái hóa phát triển mạnh ở một cá thể nào đó.
2 Tế bào học và sinh học phân tử
a Tế bào học
- Thuyết tế bào: Mọi sinh vật đều được cấu tạo từ tế bào, các tế bào đều được sinh ra từ các
tế bào sống trước đó
- Tế bào nhân sơ khác tế bào nhân thực; tế bào thực vật khác tế bào động vật là do trình độ
tổ chức khác nhau, thực hiện chức năng khác nhau nên tiến hóa theo những hướng khácnhau
b Sinh học phân tử
- Các loài đều có cơ sở vật chất chủ yếu là axit nucleic (gồm ADN và ARN) và prôtein
- ADN có cấu tạo từ 4 loại nucleotit A, T, G, X
Trang 6- Prôtein đều được cấu tạo từ hơn 20 loại axit amin khác nhau.
- Các loài sinh vật đều sử dụng chung một loại mã di truyền
II CÁC HỌC THUYẾT TIẾN HÓA
1 Học thuyết cổ điển (học thuyết Đacuyn)
- Nguyên nhân tiến hóa: Do tác động của CLTN thông qua đặc tính biến dị và di truyền
của sinh vật
- Cơ chế tiến hóa: Sự tích lũy di truyền các biến dị có lợi, đào thải các biến dị có hại dưới
tác động của CLTN
- Sự hình thành các đặc điểm thích nghi: sự thay đổi của điều kiện môi trường và quá
trình sinh sản làm phát sinh biến đổi và biến dị Sự thích nghi đạt được thông qua sự đàothải những dạng kém thích nghi
- Loài mới được hình thành dần dần qua nhiều dạng trung gian dưới tác dụng của CLTN
- Chọn lọc tự nhiên: Thực chất là sự phân hóa khả năng sống sót của các cá thể trong loài.
- Kết quả của quá trình CLTN: sự sống sót của những cá thể thích nghi hơn.
- CLNT: là do con người chủ động chọn lọc ra những cá thể có các biến dị mà mình yêu
thích, rồi cho chúng giao phối với nhau và loại đi các cá thể có biến dị không mong muốnCLNT gồm 2 mặt song song: vừa đào thải những biến dị bất lợi, vừa tích lũy những biến
dị có lợi phù hợp với mục tiêu sản xuất của con người
- Ưu điểm và hạn chế trong học thuyết Đacuyn.
+ Ưu điểm:
Ông cho rằng các loài đều được tiến hóa từ tổ tiên chung
Sự đa dạng hay khác biệt giữa các loài sinh vật là do các loài đã tích lũy được các đặcthích nghi với các môi trường khác nhau
+ Hạn chế:
Chưa giải thích được nguyên nhân phát sinh biến dị và cơ chế di truyền biến dị
Chưa thấy được vai trò của cách li đối với việc hình thành loài mới
2 Học thuyết hiện đại
a Học thuyết tiến hóa tổng hợp
- Thuyết tiến hóa tổng hợp hiện đại (thuyết tiến hóa tổng hợp) là sự kết hợp cơ chế tiến
hóa bằng CLTN thuyết tiến hóa Đacuyn với các thành tựu của di truyền học và đặc biệt là
về di truyền học quần thể
- Theo quan niệm hiện đại, tiến hóa chia làm 2 quá trình: tiến hóa nhỏ và tiến hóa lớn
Là quá trình biến đổi cấu trúc di truyền của
quần thể
Là quá trình hình thành các đơn vị phân loạitrên loài: chi, họ, bộ, lớp, ngành
Trang 7Diễn ra trên quy mô 1 quần thể Biến đổi trên quy mô lớn
Thời gian lịch sử tương đối ngắn Thời gian địa chất rất dài
Có thể nghiên cứu bằng thực nghiệm Thường nghiên cứu gián tiếp qua các bằng
chứng tiến hóa
- Nguồn biến dị di truyền
+ Đột biến (biến dị sơ cấp)
+ Biến dị tổ hợp (biến dị thứ cấp)
+ Sự di chuyển các cá thể hoặc các giao tử từ quần thể khác vào
- Đơn vị tiến hóa cơ sở: phải thỏa mãn 3 điều kiện
+ Có tính toàn vẹn trong không gian và thời gian
+ Biến đổi cấu trúc di truyền qua các thế hệ
+ Tồn tại thực trong tự nhiên
- Quần thể là đơn vị tiến hóa cơ sở của loài Vì quần thể thỏa mãn 3 điều kiện trên
- Các nhân tố tiến hóa
1 Đột biến
Đột biến làm thay đổi tần số các alen và thành phần kiểu gen của quần thể
Đột biến gen được xem là nguồn nguyên liệu sơ cấp và chủ yếu của quá trình tiếnhóa Vì so với đột biến NST
Ít ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức sống và sự sinh sản của sinh vật (đa số đột biếngen là trung tính, mức độ gây hại phụ thuộc vào tổ hợp gen và điều kiện môi trường)
Phổ biến hơn (mặc dù tần số đột biến gen là rất thấp nhưng cá thể có rất nhiều gen,trong quần thể lại bao gồm nhiều cá thể nên số lượng alen đột biến phát sinh trong mỗi thế
hệ là rất lớn)
Đột biến gen qua giao phối tạo nên nguồn biến dị thứ cấp cho quá trình tiến hóa
2 Di – nhập gen
Di - nhập gen là hiện tượng trao đổi các cá thể hoặc giao tử giữa các quần thể
Di - nhập gen làm thay đổi tần số các alen và thành phần kiểu gen của quần thể
Mức độ thay đổi tần số alen và thành phần kiểu gen phụ thuộc vào
Sự chênh lệch giữa số lượng cá thể ra và vào quần thể
Tỉ lệ cá thể di – nhập gen và tổng số cá thể của quần thể
Ví dụ: Nhập gen để diệt trừ ruồi Callitroga hominivorax đực ở da gia súc (đẻ trứng trên
lưng gia súc, ấu trùng nở ra đục sâu vào bên trong da để sống > làm hỏng da, gia súc gầyđi) Tia X
Ruồi đực -> bất dục
P: ruồi cái (bình thường) x ruồi đực bất dục > không sinh con được
Trong một mùa, qua từng đợt, người ta thả mỗi lần 2 triệu ruồi đực bất dục
7 tuần sau, thu được 100 % trứng đều bất dục
Trang 8> chỉ trong 1 mùa đã tiêu diệt được hẳn ruồi Callitroga hominivorax.
Tốc độ CLTN tùy thuộc vào:
Chọn lọc chống lại alen trội
Chọn lọc chống lại alen lặn
Kết quả của CLTN: Trong quần thể có nhiều kiểu gen thích nghi
CLTN không tác động đối với từng gen riêng rẽ mà tác động đối với toàn bộ kiểugen, CLTN không chỉ tác động đối với từng cá thể riêng rẽ mà đối với cả quần thể
Ví dụ: ở loài ong mật, ong thợ: tìm mật hoa, lấy phấn hoa, nhưng lại không sinh sản được.
Do đó, việc sinh sản do ong chúa đảm nhiệm Nếu ong chúa không đẻ được những ong thợtốt > cả đàn ong bị tiêu diệt
Các hình thức CLTN
Kiểu
chọn lọc Nội dung
Yếu tố tác động
cá thể mang tínhtrạng trung bình,đào thải những cáthể mang tínhtrạng chệch xamức trung bình
Khi điềukiện sống
không
thay đổiqua nhiềuthế hệ
Chọn lọc tiếptục kiên địnhkiểu gen đã đạtđược
Năm 1896, Bompoxo đã thunhặt được những chim sẻ bịquật chết trong cơn bão (sảicánh quá dài hoặc quángắn)
> những con có sải cánhtrung bình đã sống sót
Chọn lọc
vận động
Hướng đến nhữngkiểu gen mới cógiá trị thích nghihơn
Khi điềukiện sốngthay đổitheo 1hướng xácđịnh
Đặc điểm thíchnghi cũ dầnđược thay thếbởi đặc điểmthích nghi mới
Sự tiêu giảm cánh của cácsâu bọ trên các hải đảo cógió mạnh CLTN đào thảinhững cá thể có cánh dài,giữ lại những cá thể có cánhngắn hoặc không có cánh
cá thể thích nghi;
sau đó ở mỗinhóm lại chịu tác
Khi điềusống thayđổi nhiều,trở nênkhôngđồng nhất
Cá thể
Quần thể banđầu bị phân
nhiều kiểuhình
Cá hồi ở Thái Bình Dương
Cá đực tranh giành nhaugần gũi với con cái
Những con có kích thướcnhỏ thường ẩn nấp trongtảng đá, đợi dịp gần gũi concái Còn các con đực có
Trang 9động của kiểuchọn lọc ổn định.
mang tínhtrạngtrung bình
bị rơi vàođiều kiệnbất lợi, bịđào thải
kích thước trung gian đềukhông cạnh tranh được vớicon có kích thước nhỏ hoặcto
> mối quan hệ giữa ngoại cảnh – chọn lọc: ngoại cảnh quy định hướng chọn lọc.
4 Các yếu tố ngẫu nhiên
Sự thay đổi tần số tương đối của các alen và thành phần kiểu gen của quần thể gâynên bởi các yếu tố ngẫu nhiên được gọi là sự biến động di truyền hay phiêu bạt ditruyền
Sự biến đổi ngẫu nhiên về cấu trúc di truyền hay xảy ra với những quần thể có kíchthước nhỏ
Các yếu tố ngẫu nhiên làm thay đổi tần số alen và thành phần kiểu gen của quần thểkhông theo một hướng xác định Một alen có lợi cũng có thể bị loại khỏi quần thể,một alen có hại cũng có thể trở nên phổ biến trong quần thể
5 Giao phối không ngẫu nhiên
Giao phối không ngẫu nhiên bao gồm:
Tự thụ phấn (thực vật)
Giao phối gần (động vật)
Giao phối có chọn lọc (động vật)
Giao phối không ngẫu nhiên không làm thay đổi tần số alen, nhưng làm thay đổi
thành phần kiểu gen theo hướng tăng dần tần dần tần số kiểu gen đồng hợp, giảmdần tần số kiểu gen dị hợp
Ngẫu phối còn trung hòa tính có hại của đột biến gen, tạo ra những tổ hợp gen thíchnghi
TÓM LẠI: ngẫu phối cung cấp nguồn nguyên liệu thứ cấp cho quá trình tiến hóa.
b Học thuyết tiến hóa trung tính
- Cơ chế tiến hóa: sự tiến hóa diễn ra bằng sự củng cố ngẫu nhiên những đột biến trungtính, không liên quan với tác động của CLTN
Trang 10- Nguyên nhân tiến hóa:
+ Di truyền học phân tử: sự đa dạng trong cấu trúc của các đại phân tử protein được xácminh bằng phương pháp điện di có liên quan đến sự củng cố các đột biến trung tính mộtcách ngẫu nhiên
+ Sự đa hình cân bằng trong quần thể: không có sự thay thế hoàn toàn 1 alen này bằng 1alen khác mà là sự duy trì ưu thế các thể dị hợp về 1 hoặc 1 số cặp alen nào đó
* Chú ý: thuyết tiến hóa trung tính không phủ nhận mà chỉ bổ sung thêm thuyết tiến hóa
bằng con đường CLTN
III LOÀI
1 Khái niệm: Loài là một hoặc một nhóm quần thể gồm các cá thể có khả năng giao phối
với nhau trong tự nhiên và sinh ra đời con có sức sống có khả năng sinh sản và cách li sinhsản với các nhóm quần thể khác
2 Các dấu hiệu phân biệt hai loài thân thuộc
a Đặc điểm hình thái: dựa vào đặc điểm khác nhau về hình thái giữa các loài
Ví dụ:
+ Sáo đen mỏ vàng – sáo đen mỏ trắng – sáo nâu
+ Rau dền gai – rau dền cơm
b Cách li sinh sản: không giao phối với nhau hoặc có giao phối nhưng sinh ra đời con bất
thụ (người – tinh tinh; lừa – ngựa; xương rồng 5 cạnh – xương rồng 3 cạnh)
c Đặc điểm địa lí – sinh thái:
+ Mỗi loài chiếm một khu phân bố riêng
Ví dụ:
+ Ngựa hoang (Trung Á) – ngựa vằn (châu Phi)
+ Voi (châu Phi): trán dô, tai to, đầu vòi có 1 núm thịt, răng hàm có nếp men hình quả trám– Voi (Ấn Độ, Malaisia, Trung Quốc, Đông Dương): trán lõm, tai nhỏ, đầu vòi có 2 númthịt, răng hàm có nếp men hình bầu dục
+ Khu phân bố trùng nhau một phần hoặc toàn phần nhưng mỗi loài vẫn thích nghi vớiđiều kiện sinh thái riêng
Ví dụ: mao lương (sống ở bãi cỏ ẩm): có chồi nách lá, vươn dài bò trên mặt đất – maolương (sống ở bở mương, bờ ao): lá hình bầu dục, ít răng cưa
d Đặc điểm sinh lí – hóa sinh: Sự khác nhau về tình tự các axit amin trong chuỗi
polipeptit hoặc trình tự các nucleotit trong gen hoặc số lượng, hình thái NST
Trang 11+ Cấu trúc bậc 1 của ADN ở người và tinh tinh chỉ khác nhau 2,4% số nucleotit; người vàvượn khác nhau tói 24% số nucleotit.
* Chú ý: đối với các loài sinh sản vô tính hay sinh sản bằng cách phân đôi (vi khuẩn) thì
tiêu chuẩn hóa – sinh là tiêu chuẩn chính để phân loại các loài
3 Sơ bộ về cấu trúc của loài
- Nòi: các quần thể hay nhóm quần thể có thể phân bố gián đoạn hay liên tục tạo thành cácnòi Các cá thể thuộc những nòi khác nhau trong 1 loài vẫn có thể giao phối với nhau
- Các dạng nòi
Nòi địa lí - Là nhóm quần thể phân bố
+ Nòi phía bắc: màu nâu sẫm, ở ngực
có 1 vòng lông màu nâu+ Nòi phía nam: bé hơn, nâu nhạt, vòngnâu trên ngực rõ hơn
Nòi sinh thái Là nhóm quần thể thích nghi với
những điều kiện sinh thái xácđịnh
Cây lành ngạnh+ Hòa Bình: dạng cây bụi, đường kínhthân 1cm
+ Yên Bái: thân gỗ, đường kính thân 30cm
Nòi sinh học - Là nhóm quần thể kí sinh trên
loài vật chủ xác định hoặc trênnhững phần khác nhau của vậtchủ
- Thường gặp ở động vật, thựcvật kí sinh
+ Bọ chét kí sinh trên sóc bắt nguồn từ
bọ chét kí sinh trên gặm nhấm (chuột).+ Chấy kí sinh trên khỉ bắt nguồn từchấy người
4 Các cơ chế cách li sinh sản giữa các loài
Loại cách li
Điểm phân biệt
Cách li trước hợp tử Cách li sau hợp tử
Khái niệm Những trở ngại ngăn cản các
sinh vật giao phối với nhau đượcgọi là cách li trước hợp tử Thựcchất là ngăn cản sự thụ tinh tạo
ra hợp tử
Cách li sau hợp tử là những trở ngạingăn cản việc tạo ra con lai hoặc ngăncản việc tạo ra con lai hữu thụ
- Hợp tử bị chết: Tạo được hợp tử,nhưng hợp tử bị chết
VD: Lai cừu với dê
- Con lai giảm khả năng sống: Con lai