Phần III Đa dạng sinh học

Phần IIIĐA DẠNG SINH HỌC GVGD: TS. Nguyễn Dương Tâm Anh Đa dạng sinh học là gì? Tất cả các dạng khác nhau của sinh giới Thể hiện ở 3 cấp độ: Đa dạng sinh thái Chỗ ở khác nhau, mối tương tác giữa các loài Đa dạng loài Loài sinh vật khác nhau, mối quan hệ trong các loài với nhau Đa dạng gen Các gene & sự tổ hợp gen khác nhau trong quần thể Sự phân loại các sinh vật Aristotle (384-322BC) Là người đầu tiên nêu ra hệ thống phân loại sinh giới gồm 2 nhóm chính: thực vật và động vật Động vật: Trên cạn Dưới nước Trên không Thực vật: Cỏ Cây bụi Cây to Đơn giản, không phù hợp vì chưa nêu được các mối quan hệ tự nhiên và tiến hóa giữa các sinh vật Carolus Linnaeus Công bố hệ thống phân loại vào năm 1740 Dựa trên các nguyên tắc cơ bản: Sử dụng từ latinh đặt tên các nhóm sinh vật Dùng hệ tên kép (binomial nomenclature) Từ thứ nhất = tên chi Từ thứ hai = tên loài Ví dụ tên khoa học loài người là: Homo sapiens Sử dụng các cấp độ để xếp sinh vật từ nhóm rộng đến nhóm hẹp Các cấp độ phân loại chủ yếu Giới - Kingdom (rộng nhất) Ngành - Phylum Lớp - Class Bộ - Order Họ - Family Chi - Genus Loài - Species (đặc trưng nhất) Khái niệm về “Loài”? Quan điểm sinh học về “loài” Loài là một tổng thể những cá thể: Có những tính trạng chung, Chiếm một khu phân bố chung (liên tục hay gián đoạn ở từng phần), Thống nhất ở khả năng giao phối với nhau Trong điều kiện tự nhiên các loài thực tế được phân biệt với nhau bởi sự cách ly sinh học hoàn toàn (không giao phối) Iablokob, 1977 Sự đa dạng các loài Hiện nay có khoảng 1,7 triệu loài sinh vật được xác định Tuy nhiên các nhà khoa học ước đoán rằng: Có 5-30 triệu loài sinh vật trên thế giới Hơn 15 triệu loài sống ở vùng nhiệt đới Hầu hết các loài chưa xác định có kích thước nhỏ hoặc kích thước hiển vi Công dụng của sự phân loại học Giúp các nhà khoa học không bị bối rối, nhầm lẫn khi nghiên cứu Giúp xác định mối quan hệ giữa các sinh vật với nhau Có thể dùng để tái thể hiện sự phát sinh loài (phylogenies) – lịch sử tiến hóa – của một sinh vật hoặc một nhóm sinh vật Hệ thống phân loại 6 giới Prokaryote (thường chỉ được coi là một giới gọi là Moneran) Vi khuẩn cổ - Archaebacteria Vi khuẩn thực - Eubacteria Eukaryote Nấm - Fungi Nguyên sinh vật - Protista Động vật Thực vật Tổng quan về 6 giới Archaebacteria Đơn bào Sống ở những môi trường khắc nghiệt, cực đoan Loại tế bào Prokaryote Eubacteria Đơn bào Prokaryotic “Vi khuẩn thường” Nguyên sinh vật Eukaryotic Đơn bào hoặc tập đoàn (nhóm tế bài) Nhiều dạng sống khác nhau Nấm Vách tế bào bằng chitin Eukaryotic Đa bào Dị dưỡng Thực vật Eukaryotic & Đa bào Vách tế bào bằng cellulose Tự dưỡng Động vật Eukaryotic & Đa bào Không có vách tế bào Dị dưỡng Sinh vật Prokaryote Vi khuẩn Sinh vật Prokaryote Tế bào chưa có một nhân hoàn chỉnh, không có màng nhân Hiện diện ở khắp nơi trên trái đất Kích thước nhỏ bé, tốc độ sinh sản nhanh, phương thức trao đổi chất đa dạng Số lượng cá thể lớn nhất trên quả đất (5.1030) Gồm 2 giới là Vi khuẩn thực (Eubacteria) và Vi khuẩn cổ (Archebacteria) nhưng thường được gộp lại thành một giới là Moneran Vai trò trong sinh quyển của sinh vật prokaryote Vai trò rất quan trọng trong sinh quyển, thiếu chúng sự sống trên trái đất khó tồn tại Sinh vật phân hủy xác bã hữu cơ đến tận cùng để quay lại tham gia vào vòng tuần hoàn vật chất Vi khuẩn dị dưỡng sử dụng các chất hữu cơ do các sinh vật khác tạo ra Vi khuẩn quang hợp tổng hợp chất hữu cơ từ các chất vô cơ và năng lượng mặt trời Lượng C chứa trong vi khuẩn 350-550 tỉ tấn/700-1100 tỉ tấn trọng lượng khô Ở vi khuẩn, lượng N = 85-130 tỉ tấn, P = 9-14 tỉ tấn gấp ~10 lần ở thực vật Vi khuẩn thực - Eubacteria Chiếm tỉ lệ lớn của các sinh vật Prokaryote Tế bào không có màng nhân Kích thước nhỏ bé Đa số đơn bào Phần lớn là vi khuẩn Tế bào thường có vách tế bào bằng các carbohydrate phức tạp bao quanh Vi khuẩn Escherichia coli Thuộc họ vi khuẩn Enterobacteriaceae Vi khuẩn Gram – Thường được sử dụng làm sinh vật mô hình cho các nghiên cứu về vi khuẩn Tế bào vi khuẩn Các đặc tính để xác định vi khuẩn Hình dạng tế bào Vách tế bào Hình thức vận động Phương thức biến dưỡng Khả năng tạo bào tử Hình dạng vi khuẩn Cocci ~ vi khuẩn hình cầu Bacillus ~ vi khuẩn hình que Spirrillium ~ Vi khuẩn hình xoắn ốc Roi (Flagella) ~ vi khuẩn có các cấu trúc giống roi để di động bằng cách đẩy tới Các tế bào vi khuẩn có thể đứng riêng hoặc xếp thành từng đôi, từng chuỗi hoặc từng chùm Vách tế bào vi khuẩn Gram + and Gram – Hình thức di chuyển của vi khuẩn Roi (Flagella) ~ cấu trúc giống đuôi lùa xung quang để đẩy vi khuẩn đi tới Tiên mao (Cillia) ~ những roi nhỏ bao quanh tế bào giúp vi khuẩn “bơi” Bất động ~ các cấu trúc tiêm mao đầy chất nhầy giữ cho vi khuẩn đứng yên Các kiểu roi (Flagella) ở vi khuẩn Tiên mao (Cilia) ở vi khuẩn Phương thức biến dưỡng ở vi khuẩn Tự dưỡng -Autotrophs Hóa dưỡng -Chemotrophs Dị dưỡng -Heterotrophs Tự dưỡng Tự tạo ra chất hữu cơ từ nguồn vô cơ Sử dụng năng lượng mặt trời Ví dụ: vi khuẩn lam - Cyanobacteria Hóa dưỡng Lấy năng lượng bằng cách oxy hóa các chất cho điện tử trong môi trường, các hợp chất này có thể là vô cơ hoặc hữu cơ Sử dụng năng lượng hóa học Có thể là tự dưỡng (chemoautotroph) hoặc dị dưỡng (chemoheterotroph) Ví dụ: Vi khuẩn cổ Archaebacteria Nitrosomonas, vi khuẩn hóa tự dưỡng, chuyển NH3 thành NO2- Dị dưỡng Thu nhận chất hữu cơ từ nguồn thức ăn Ví dụ: vi khuẩn Escherichia coli (E. coli) Sự hô hấp ở vi khuẩn Kỵ khí bắt buộc Kỵ khí tùy ý Hiếu khí bắt buộc Không thể sống được nếu có O2 Sống được khi không có hoặc có O2 Không thể sống nếu không có O2. Sự sinh sản ở vi khuẩn Sinh sản nhân đôi Sự tiếp hợp Hình thành bào tử Sinh sản nhân đôi Tế bào sao chép thông tin di truyền của nó sau đó phân tách thành 2 tế bào giống y hệt nhau Sự tiếp hợp Sự chuyển vật liệu di truyền giữa hai tế bào vi khuẩn bằng sự tiếp xúc trực tiếp giữa hoặc bằng sự cấu trúc cầu nối Tế bào cho thường cung cấp vật liệu di truyền có tính lưu động như plasmid hay transpospn Tế bào nhận thường không có sẵn nhân tố di truyền tương tự được chuyển Thông tin di truyền được chuyển thường có lợi cho tế bào nhận như tính kháng sinh, khả năng sử dụng chất trao đổi mới Sự hình thành bào tử: Nội bào tử (Endospore) Một dạng tế bào tiềm sinh Không biểu hiện dấu hiệu nào của sự sống Khả năng kháng cao với stress môi trường như: - Nhiệt độ cao - Bức xạ - Acid mạnh - Nhân tố xâm nhiễm Nội bào tử được hình thành từ tế bào sinh dưỡng nhằm đáp ứng lại những tín hiệu môi trường được xem là yếu tố giới hạn đối với sự phát triển sinh dưỡng, chẳng hạn sự cạn kiệt những nguồn dinh dưỡng thiết yếu Sự cộng sinh - Symbiosis Mối quan hệ gần gũi giữa 2 loài sinh vật với nhau trong đó có ít nhất một loài sinh vật hưởng lợi từ loài còn lại Sống với nhau để tồn tại Trychonympha, sống trong ruột mối, phân giải gỗ Sự ký sinh - Parasitism Vi khuẩn phá hủy tế bào chủ, làm tổn thương chúng Ví dụ: Mychobacterium tuberculosis ký sinh trong hệ hô hấp của người, gây bệnh lao Sự hỗ sinh - Mutualism Dạng cộng sinh trong đó 2 loài sinh vật sống với nhau mà cả 2 đều có lợi từ mối quan hệ đó Ví dụ: E. coli Sự cố định nitrogen Quá trình mà nitrogen trong khí quyển được chuyển thành dạng những sinh vật có thể hấp thu sử dụng được Ví dụ: Vi khuẩn Rhizobium Vi khuẩn lam - Cyanobacteria Vi khuẩn quang hợp Màu xanh lam Chứa các màng có khả năng thực hiện quá trình quang hợp Không chứa loại lục lạp giống ở thực vật Tảo xanh lam có thể được tìm thấy ở khắp nơi trên quả đất Có thể tồn tại ở các môi trường cực nóng hoặc thậm chí cực lạnh Vi khuẩn cổ - Archaebacteria Vách tế bào không chứa các carbohydrate quan trọng Ở màng tế bào có chứa các lipid khác biệt Các loại ribosome khác biệt Các trình tự gen rất đặc trưng Vi khuẩn cổ có thể sống ở những môi trường cực kỳ khắc nghiệt Không cần O2 để sống và có thể sống ở môi trường cực mặn cũng như môi trường cực nóng Virus Siêu vi khuẩn Virus là gì? Một virus là một thể phi-tế bào được cấu thành từ vật liệu di truyền và protein có khả năng xâm nhiễm các tế bào sống Virus gồm có vỏ protein bao bọc lấy một lõi vật chất di truyền DNA hoặc RNA Thể thực khuẩn T4 -T4 Bacteriophage Cấu trúc của thể thực khuẩn Virus gồm có một lõi nucleic acid hoặc bằng DNA hoặc RNA, không bao giờ gồm cả hai Lõi nucleic acid được bao bọc bởi một vỏ protein gọi là capsid Herpes Virus Retrovirus và cấu tạo Một retrovirus “tối thiểu” điển hình gồm có: một vỏ ngoài có nguồn gốc từ màng nguyên chất của tế bào chủ của nó nhiều bản sao chép của protein vỏ đính vào lớp đôi lipid của lớp vỏ một capsid; là vỏ protein chứa 2 phân tử RNA và các enzyme reverse transcriptase Sự xâm nhiễm của retrovirus Đổi DNA thành RNA. Ví dụ của một retrovirus là HIV E. coli và thể thực khuẩn Chu trình làm tan (Lytic) và tiềm tan (Lysogenic) Các vaccine Virus phát triển trên phôi gà được làm suy yếu đi để trở thành vaccine Một loại khác của vaccine được tạo thành bằng cách dùng nhiệt để diệt virus THE END