Chương 1: Sinh học - Khoa học về sự sống

Sự sống là một đơn vị tổ chức di truyền có khả năng trao đổi chất, sinh sản và tiên hóa.. Trao đổi chất Chuyển hóa vật chất và năng lượng Gồm hai quá trình dị hóa và đồng hóa Các mức t

Tài liệu tham khảo:

Phạm Thành Hổ: Sinh học đại cương NXBĐHQG

Bios = sự sông Logos = môn học

Sinh học A (2 TC)

Giảng viên: Ts Nguyễn Hoài Hương

hoaihuongnguyen0@yahoo.com

chip aaa | 1 Dinh nghia: M6n khoa học vê sự sông

bao trùm:

- Từ mức độ cầu tạo phân tử đến hệ sinh thái

- Hiện tượng xảy ra trong vòng 1/107 giây đến quá trình xảy ra trong hàng triệu năm

Phân tử

CAMPBELI

Phạm vi nghiên cứu của sinh học

Biology 6" McGraw Hill 2001

2003

Biology 7" Campbell & Reece, Benjamin Cummings, 2004

II Sự sống là gì ?

Sự sống là một đơn vị tổ chức di truyền có khả năng trao đổi chất,

sinh sản và tiên hóa

I.1 Tế bào là đơn vị tổ chức di truyền của tất cả các sinh vật

Tất cả sinh vật đều có cầu tạo từ tế bào tuân theo một trật tự cấu trúc

thông nhất:

Nguyên tử —› Phân tử — Đại phân tử sinh học — Bào quan — Tế bao >

Mô —› Cơ quan — Cơ thê —› Quần thê —› Loài — Quân xã —› Hệ sinh

thái — Sinh quyên

Tế bào: đơn vị cấu trúc của mọi cơ thể sinh vật

Cơ thể = cá thể = cấu trúc tồn tại độc lập trong môi trường

Loài: tập hợp các cá thể, quần thể có khả năng giao phối

II.2 Trao đổi chất Chuyển hóa vật chất và năng lượng Gồm hai quá trình dị hóa và đồng hóa

Các mức tổ chức của sinh vật

Biopolymers (for example, proteins)

Ene sources

Zl

Heat energy

Intracellular precursor pool

ADP

Tông hợp các hợp chất tê bào

Đại phân tử SH

Jrganism | (fish) ®

Trao đỏi chất tiến hành qua các phản ứng sinh hóa

>Con đường trao đổi chất = Chuỗi phản ứng sinh hóa

>Mỗi phản ứng do một enzyme xúc tác

>Mỗi enzyme được mã hóa bởi một gene cấu trúc (gene kiểm soát phản ứng sinh hóa)

>Điều hòa trao đổi chất = điều hòa hoạt tính enzyme

>Cơ chế điều hòa: ức chế ngược

>Mục đích của điều hòa: giữ nội cân bằng (giữ môi trường bên trong

cơ thê ôn định vê điêu kiện vật lý và hóa học ngay cả khi điêu kiện môi trường bên ngoài thay đôi)

ll 3 Sinh san la sw tiép tuc cuéc sống và cung cấp cơ sở cho tiến

hoa

Sinh sản vô tính = sao chép vật chất di truyền, phân bào (nguyên phan)

Kết quả: tế bào con giống hệt tế bào mẹ

Sinh sản hữu tính = tái tổ hợp tương đồng = sự phối hợp các gene lấy từ

các tê bào khác nhau trong một tê bào

Kết quả: con tương tự nhưng không không giống hệt cha mẹ

Nguyên liệu cho quá trình tiến hóa

Can we doubt that individuals having

any advantage, however slight, over

others, would have the best chance of

surviving and procreating their kind? On

the other hand, we may feel sure that any

variation in the least degree injurious

would be rigidly destroyed This

presewation of favorable variations, J

call Natural Selection

Trich “The origine of species”, Charles Darwin

II 4 Tiến hóa sinh học:

Thay đổi trải qua hàng triệu năm

Darwin: tiến hóa bang con đường chon loc tự nhiên

Chọn lọc tự nhiên = quá trình cá thé voi những biến dị thuận lợi

sống sót và sinh sản với tỉ lệ cao hơn

Một biến dị di truyền làm tăng cơ hội sống sót cho cá thể trong

một môi trường đặc biệt gọi là sự thích nghi (adaptation)

Qua nhiều thế hệ sự thích nghỉ có thể lan truyền đến toàn bộ loài

Đó chính là sự tiến hóa

Lịch sử tiến hóa Tiến hóa hóa học (4 tỉ năm trước):

Nguyên tử —› Phân tử — Đại phân tử sinh

học

Tiến hóa sinh học (3,8 tỉ năm trước):

Về cấu trúc và trao đổi chat

>Xuất hiện tế bào (nhân sơ)

>Hiện tượng quang hợp ở vi khuẩn — tién hóa trao đồi chất: từ kị khí đến hiếu khí

(hiệu quả năng lượng cao); thay đổi bầu

khí quyền Trái Đất, hình thành tầng ozone

- đời sống trên cạn bắt đầu

> Tế bào nhân thực tiến hóa từ tế bào

nhân sơ: tê bào với các ngăn

>Slnh vật đa bào xuất hiện từ sinh vật đơn bào, bắt đầu biệt hóa tế bào

>Sinh sản hữu tính tăng tốc độ tiến hóa

Tế bào nhân sơ: Escherichia

coli- vi khuân đường ruột

Tế bào nhân thực :

Paramecium

the scale bar shown represents 50 um in each case

Bốn giống tảo lục có quan hệ họ hàng cho thấy sự tiến hóa từ sinh vật

đơn bào đên đa bào (David Kirk)

a

Earliest cells

Phân loại sinh giới theo ba lãnh giới: Vi khuẩn cổ (Archaebacteria), Vi

khuân thực (Eubacteria) và Nhân thực (Eucarya)

Hệ thống phân loại Carl Woose (1990)

Each "day" represents Life app eared some tỉme during “days"

, | about 150 million years 3-4, or about 4 billion years ago

TH Ha

2n 21 22 23 24 25 26

Moke Eukaryotk cellar celb erobe organisms

27 28 2 0 Abundant

Ie Aquath Ite 27 | Frsttra plants 28] coattormrg forests 29 First birds 30

Firet flowering pnts Rbe of mammab [

Abundant

anlnab Ÿrst mammak

Dnosaurs domhsnt

Homo sapiens (modern 3) appeared inthe

humans) - — last 10 minutes of day 30 Sas p TS nn ruện

/ > fillsthe last 5

seconds of day 30

\

Nghiên cứu về nguồn gốc sinh vật, mối liên quan họ hàng giữa các loài

US National Science Foundation tài trợ chương trình nghiên cứu ATOL

= Assembling the Tree of Life (Cay sinh giới)

Nguyên liệu: từ VSV đến động vật có vú

Hóa thạch Phương pháp: giải mã DNA (DNA sequencing) tìm sự tương tự của bộ gene giữa các loài

Kết quả: xây dựng cây sinh giới

Bacteria Common

ARCHAEA

ancestor Of mm

all organisms Archaea

ị

e Protists Archaea and \

Eukarya share a EUKARYA

common ancestor 0 Protists

not shared by 3 x

Plantae

f Fungi

@ bacteria

` , Animalia

S—ŸƑE=

Protists

There are multiple protist

lineages Plants, fungi, and

animals are descended from

different protist ancestors

Ancient > Present

Time

Kết quả nghiên cứu của chương trình ATOL: cây sinh giới tạm thời

Hệ thống phân loại dùng danh pháp kép (binominal nomenclature) cua Carl von Linnaeus

Phan loai:

Kingdom (Giới) Animalia (Giới động vật)

Phylum (Giới phụ - ngành) Chordata (Ngành dây sống)

Class (L6p) Mammalia (Lớp động vật có vú) Order (B6) Primates (Bo linh trưởng) Family (H@) Hominidae (Họ người)

Genus (Giéng) Homo (Gidng Homo)

species (Loai) sapiens (Loai sapiens) Danh phap kép: Homo sapiens

Escherichia coli

Một số điểm đặc biệt:

Protist hiện nay xuất phát từ nhiều nguồn gốc khác nhau

Giới nắm gần với giới động vật hơn giới thực vật

Hypothesis 1

Hypothesis 2 an — fo Reject

HP ‹ Expetimant —>_ hypotheses

Hypothesis 5 _ 1” `4 +

Potential | hypotheses “ ¬

Hypothesis 2 Lo o> ( Reject `, Hypothesis 3 | Experiment J hypotheses

Remaining

Poe oes Hypothesis 5 Last remaining

possible hypothesis

a

A

( Experiment 1 ) ( Experiment 2 \ ( Experiment 3 \ | Experiment 4 \

N XS

4 Thi nghiém:

Phương pháp:

nghiên cứu 35 ao trong vùng

đo nồng độ các hóa chất công nghiệp,

thuốc trừ sâu, kim lọai nặng trong những ao này

thu thập trứng từ những ao này về ấp

trong phòng TN

Kết quả:

13 ao tìm thấy lọai ếch này

4 ao tìm thấy ếch quái dị + nồng độ hóa chất độ chại không cao

tòan bộ ếch nở trong phòng TN đều bình

thường

Ao có ếch dị dạng đều có ốc nước ngọt

1 Quan sát

Hiện tượng con ếch quái dị

(monster frog) có 5 chân xuất

hiện ở một trang trại gần vùng

gần mỏ thủy ngân cũ ở

California

2 Đặt câu hỏi

Vì sao xuất hiện lọai ếch khổng

lô này ?

3 Giả thuyết 1: do ô nhiễm hóa

chât công nghiệp,

Giả thuyết 2: do ô nhiễm hóa

thuôc trừ sâu,

Giả thuyết 3: do ô nhiễm hóa

kim lọai nặng

Giả thuyết 4: những khả năng

5 Lọai bỏ ba giả thuyết đầu

6 Hình thành giả thuyết mới về mối liên quan giữa

ỗc nước ngọt và sự quái thai ở êch:

Óc thường là vật chủ của ký sinh trùng

8 Thí nghiệm: nghiên cứu ký sinh trùng trên ốc nước

ngọt

Kết quả: tìm thấy lòai giun dep Hibeiroia

9 Thí nghiệm: ấp trứng ếch trong phòng TN trong

những thùng chứa và không chứa ký sinh trùng

_ Kết quả: khi trong thùng ấp có ký sinh trùng, 85%

êch nở ra bị dị dạng

10 Thí nghiệm tìm nguyên nhân tại sa chỉ có 85% ếch dị dạng ?

Ký sinh trùng được đưa vào giai đọan nòng nọc chưa mọc chân và giai

đọan nòng nọc đã mọc chân

Kết quả: khi nòng nọc chưa mọc chân tiếp xúc với ký sinh trùng sẽ sinh

éch di dang

Két luan: ky sinh tring Ribeiroia la nguyén nhân gây ếch dị dạng