SINH HỌC LỚP 10   Cấu tạo và các quá trình sống cơ bản của cơ thể sống  I. Các dạng sống 1. Cơ thể sống chưa có cấu tạo tế bào và cơ thể đơn bào 2. Cơ thể đa bào 3. Cấu tạo tế bào ở cơ thể đa bào 4. Sự phân bào trong cơ thể đa bào   II. Sự trao đổi chất và năng lượng của cơ thể sống 1. Trao đổi chất và năng lượng la` điều kiện tồn tại và phát triển của cơ thể sống 2. Sự trao đổi chất qua màng tế bào 3. Sự chuyển hoá năng lượng 4. Vai trò của enzim trong sự trao đổi chất và năng lượng 5. Các phương thức trao đổi chất và năng lượng của sinh vật 6. Sự trao đổi chất ở sinh vật tự dưỡng 7. Hô hấp ở cây xanh và lên men ở vi sinh vật yếm khí 8. Sự trao đổi chất ở sinh vật dị dưỡng   III. Sự sinh trưởng và phát triển của sinh vật 1. Khái niệm về sinh trưởng và phát triển 2. Sự sinh trưởng và phát triển ở thực vật 3. Sự sinh trưởng và phát triển ở động vật 4. Các nhân tố ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển ở động vật và thực vật   IV. Sự sinh sản của sinh vật 1. Sự sinh sản vô tính 2. Sự sinh sản hữu tính 3. Sự sinh sản hữu tính ở thực vật 4. Sự sinh sản hữu tính ở động vật   V. Tính cảm ứng của sinh vật 1. Tính cảm ứng của thực vật va` động vật đơn bào 2. Tính cảm ứng của động vật đa bào CẤU TẠO VÀ CÁC QUÁ TRÌNH SỐNG CƠ BẢN CỦA CƠ THỂ SỐNG    Sinh vật rất đa dạng. Từ chỗ chỉ là các cơ thể sống chưa có cấu tạo tế bào, đến cơ thể có cấu tạo tế bào điển hình nhưng chỉ là một tế bào (cơ thể đơn bào), tiến đến những cơ thể có cấu tạo hết sức phức tạp, gồm có rất nhiều tế bào (cơ thể đa bào). Mặc dù vậy, chúng đều có những đặc trưng cơ bản của một cơ thể sống, đó là: trao đổi chất, sinh trưởng, phát triển, sinh sản và cảm ứng. Những đặc trưng ấy biểu hiện ở những mức độ khác nhau, tuỳ thuộc vào trình độ tổ chức của cơ thể. Những cơ thể sống chưa có cấu tạo tế bào Các cơ thể đơn bào NHỮNG CƠ THỂ SỐNG CHƯA CÓ CẤU TẠO TẾ BÀO      Thuộc nhóm này, có virut và thể ăn khuẩn, là các cơ thể sống chưa có cấu tạo tế bào (còn gọi là cơ thể trước tế bào). Tuy nhiên chúng vẫn có những đặc trưng cơ bản của cơ thể sống.   1. Virut.    Virut được D.I Ivanôpski phát hiện lần đầu tiên vào năm 1892, khi nghiên cứu nguyên nhân gây bệnh khảm thuốc lá.Virut chỉ có thể sống và sinh sản được trong tế bào của các sinh vật (kể cả con người). Chúng gây ra nhiều bệnh hiểm nghèo, tác hại lớn đến sức khoẻ của con người. Như các bệnh cúm, sởi, đậu mùa, bại liệt ở trẻ em, bệnh dại, bệnh AIDS... Virut cũng gây thiệt hại lớn trong nông nghiệp như gây bệnh tả ở lợn; bệnh lở mồm, long móng ở trâu, bò; bệnh xoăn lá ở cà chua; bệnh vàng lụi ở lúa...

   Virut có kích thước rất nhỏ, từ vài chục đến vài trăm nanômet (nm) (1nm=10-6mm). Ví dụ, virut khảm thuốc lá dài 30nm, virut bệnh đậu mùa là 125 – 200 nm, do đó phải dùng kính hiển vi điện tử với độ phóng đại từ 10 vạn đến 1 triệu lần mới thấy được.    Virut có dạng hình que (đa số cácvirut gây bệnh cho cây), hình cầu (virut gây bệnh đậu mùa)  

   Cấu tạo cơ thể virut rất đơn giản, thường chỉ gồm một phân tử axit nuclêic (là axit đeôxiribônuclêic (ADN) hoặc axit ribônuclêic (ARN)) và một vỏ bọc prôtêin. Mỗi loại virut chỉ mang một trong hai loại axit nuclêic trên. Ví dụ, ở virut đậu mùa là ADN, còn ở virut gây bệnh cúm là ARN. Virut gây bệnh ở người va` động vật thì có cả loại mang ADN và cả loại mang ARN.    Mỗi loại virut chỉ kí sinh trong một cơ thể nhất định. Chúng sống trong tế bào vật chủ, sinh sản và phát triển, cuối cùng phá huỷ tế bào đó.   2. Thể ăn khuẩn.    Ngoài các virut kí sinh trên động vật và thực vật, người ta còn phát hiện ra các virut kí sinh trong tế bào vi khuẩn. Chúng có tên chung là thể ăn khuẩn.    Thể ăn khuẩn cũng như mọi virut khác thường bắt đầu xâm nhập cơ thể vật chủ bằng cách bám trên màng tế bào vật chủ, tiết enzim để hoà tan màng rồi tiêm nhân (phân tử ADN) vào trong tế bào, để vỏ lại bên ngoài.  

     Vào tế bào vi khuẩn, axit nuclêic của thể ăn khuẩn sinh sản rất nhanh, còn chính vi khuẩn thì sinh tổng hợp ra vỏ prôtêin bao ngoài axit nuclêic từ nguyên liệu của tế bào vật chủ, cho đến lúc nó bị phá huỷ hoàn toàn. Khi đó các thể ăn khuẩn thoát ra ngoài và lại tiếp tục xâm nhập vào các vi khuẩn khác. Mỗi loại thể ăn khuẩn thường chỉ kí sinh trong một loại vi khuẩn nhất định.    Do cấu tạo cơ thể rất đơn giản và sinh sản rất nhanh nên virut và thể ăn khuẩn được dùng làm một đối tượng để nghiên cứu sự sống (di truyền, sinh tổng hợp prôtêin, lai ghép gen...).    CÁC CƠ THỂ ĐƠN BÀO      Đây là những cơ thể chỉ cấu tạo bằng một tế bào như vi khuẩn, tảo đơn bào và nguyên sinh vật. Vì kích thước cơ thể rất nhỏ nên chúng được gọi chung là vi sinh vật.   1. Vi khuẩn    Vi khuẩn là những cơ thể đơn bào nhỏ nhất, trung bình từ 1 đến 5 micrômet (m) (1m=10-3mm).

Page 2 of 52

Vi khuẩn rất đa dạng: hình que (trực khuẩn), hình cầu (cầu khuẩn), hình xoắn (xoắn khuẩn).  

     Cấu tạo cơ thể của chúng rất đơn giản, chỉ gồm chất nguyên sinh và màng, chưa có nhân rõ rệt. ADN tập trung ở phần giữa tế bào và chưa có màng ngăn cách với phần tế bào chất ở xung quanh.    Đa số vi khuẩn kí sinh gây bệnh cho thực vật, động vật và người. Ví dụ, trực khuẩn gây bệnh bạch hầu, bệnh thương hàn, bệnh lao; cầu khuẩn gây bệnh lậu; xoắn khuẩn gây bệnh giang mai, bệnh tả... Một số hoại sinh, một số có khả năng tự tổng hợp lấy các chất hữu cơ để sống nhờ năng lượng của quá trình phân giải các chất ở môi trường xung quanh, hoặc sử dụng năng lượng của ánh sáng mặt trời do chúng có một chất tượng tự diệp lục ở cây xanh.   Vi khuẩn sinh sản rất nhanh, khoảng 20 phút lại phân chia một lần theo kiểu trực phân. Với tốc độ đó, sau 6 giờ, từ 1 vi khuẩn sẽ cho 250000 vi khuẩn mới trong những điều kiện thuận lợi về nhiệt độ va` độ ẩm.    2. Vi khuẩn lam.    Vi khuẩn lam, cũng như vi khuẩn là loại chưa có nhân rõ rệt nên được xếp cùng với vi khuẩn vào nhóm có nhân nguyên thuỷ. Vi khuẩn lam là nhóm sinh vật nguyên thuỷ nhất có chứa diệp lục. Ở chúng, chất diệp lục không tập trung trong lục lạp mà tồn tại dưới dạng những hạt nhỏ nằm rải rác trong tế bào chất.    3. Tảo đơn bào.    Một số tảo đơn bào như tảo lục, tảo vỏ đã có nhân rõ ràng. Nhờ có diệp lục mà tảo có khả năng tự tổng hợp các chất hữu cơ để sống do sử dụng được năng lượng của ánh sáng mặt trời.  

     4. Động vật nguyên sinh.    Các động vật nguyên sinh có hình dạng và kích thước rất khác nhau; tuy cơ thể cũng chỉ cấu tạo bằng một tế bào nhưng chúng có tổ chức cơ thể phức tạp hơn. Trong tế bào, ngoài nhân còn có nhiều bào quan nằm trong tế bào chất, giữ những nhiệm vụ khác nhau, bảo đảm sự tiêu hoá, bài tiết và vận động.

Page 3 of 52

 

     Đa số các động vật nguyên sinh sống tự do, chỉ có một số ít kí sinh và gây bệnh.    Gặp điều kiện thuận lợi, các động vật nguyên sinh sinh sản và phát triển rất nhanh. Chúng sinh sản chủ yếu bằng cách phân đôi (trực phân). Khi gặp những điều kiện không thuận lợi về ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm..., chúng kết thành bào xác, tạm thời ngừng hoạt động. Khi gặp điều kiện thuận lợi, bào xác vỡ ra và chúng trở lại hoạt động bình thường.    Ngoài các nhóm sinh vật đã trình bày, còn lại là các sinh vật đa bào, cơ thể của chúng gồm nhiều tế bào. Ví dụ, chỉ riêng phần vỏ não của người đã có 14 tỉ tế bào thần kinh; tổng số hồng cầu trong máu của người có thể đạt tới 19000 tỉ. Tuy nhiên mức độ phức tạp trong cấu tạo cơ thể của các cơ thể đa bào rất khác nhau, tuỳ thuộc vào mức cao, thấp trong bậc thang tiến hoá của sinh giới.   Tập đoàn đơn bào Sự phức tạp hoá trong tổ chức cơ thể đa bào TẬP ĐOÀN ĐƠN BÀO      Các cơ thể được coi là cầu nối giữa cơ thể đơn bào và cơ thể đa bào là các tập đoàn đơn bào.   

   1. Tập đoàn tảo Panđôrina    Đây là tập đoàn đơn giản nhất, trong đó có 16 cá thể đơn bào, giống nhau về cấu tạo và chức năng. Mỗi cá thể trong tập đoàn được coi như một cá thể độc lập.   2. Tập đoàn Vônvôc     Tập đoàn này có tổ chức phức tạp hơn, bao gồm 5 vạn cá thể xếp sát nhau, liên hệ với nhau bằng những cầu nối nguyên sinh chất. Ở chúng đã có sự phân hoá về cấu tạo và chức năng, gồm hai loại: một loại có tiên mao, làm nhiệm vụ vận chuyển và bắt mồi; một loại chuyên làm nhiệm vụ sinh sản. Tuy nhiên, giữa các cá thể trong tập đoàn và các nhóm tế bào thực hiện nhiệm vụ chuyên biệt vẫn có quan hệ chặt chẽ với nhau, bảo đảm cho cơ thể tồn tại và phát triển thành một thể thống nhất.     Sự phân hoá thành các nhóm tế bào có cấu tạo giống nhau, cùng thực hiện một nhiệm vụ như trên là cơ sở hình thành các mô ở cơ thể đa bào sau này.    SỰ PHỨC TẠP HOÁ TRONG CƠ THỂ ĐA BÀO

Page 4 of 52

     Trong quá trình tiến hoá, các cơ thể đa bào có sự phức tạp hoá về tổ chức cơ thể. Trước hết là sự phân hoá các tế bào có cấu tạo và chức năng giống nhau, thành mô như mô bì, mô liên kết, mô cơ, mô thần kinh ở động vật và mô bì, mô cơ, mô dẫn, mô cơ bản... ở thực vật. Nhiều mô hợp lại thành cơ quan. Các cơ quan cùng thực hiện một chức năng chung của cơ thể hợp thành hệ cơ quan (hệ thần kinh, hệ tiêu hoá, hệ hô hấp, hệ tuần hoàn, hệ bài tiết, hệ sinh dục...). Toàn bộ cơ thể là một khối thống nhất gồm nhiều hệ cơ quan hoạt động nhịp nhàng, ăn khớp với nhau. Càng lên những bậc cao trên thang tiến hoá thì mức độ chuyên hoá về chức năng, phân hoá về cấu tạo càng phức tạp, đồng thời sự liên hệ thống nhất càng chặt chẽ.     Ở động vật, bọt biển la` động vật đa bào đầu tiên, cơ thể chưa phân hoá thành mô rõ rệt; tới ruột khoang đã xuất hiện những tế bào thần kinh, nhưng chưa có hệ tiêu hoá, hệ tuần hoàn, hệ bài tiết chính thức, cơ thể chúng mới chỉ gồm 2 lớp tế bào, các tế bào trực tiếp trao đổi vật chất với môi trường. Bắt đầu từ giun mới hình thành các hệ cơ quan này và khá hoàn chỉnh ở nhóm chân khớp.     Chỉ xét riêng các động vật có xương sống cũng thấy rõ sự phân hoá giữa các hệ cơ quan ngày càng phức tạp và hoàn chỉnh. Ví dụ, trong hệ tuần hoàn, từ chỗ tim 2 ngăn (cá) đến tim 3 ngăn (ếch, nhái), rồi đến tim 4 ngăn (chim và thú). Sự xuất hiện phổi khi động vật chuyển sang đời sống ở cạn đã làm xuất hiện thêm vòng tuần hoàn thứ hai (vòng tuần hoàn nhỏ). Phổi ếch, nhái mới chỉ là một túi đơn giản, nhưng tới chim và thú, sự hình thành các phế nang đã làm tăng diện tích trao đổi khí của phổi, bảo đảm nhu cầu năng lượng trong hoạt động sống rất phong phú của chim, thú.     Ở thực vật cũng vậy, các cơ quan sinh dưỡng từ chỗ chưa có sự phân hoá rõ rệt giữa các tế bào trong nhóm các thực vật bậc thấp (tảo), đến phân hoá thành thân, lá nhưng chưa có rễ (rêu). Rễ chỉ thực sự hình thành từ quyết thực vật (như ở dương xỉ). Về cơ quan sinh sản thì từ những cây chưa có hoa, sinh sản bằng bào tử, tiến lên những cây có hoa, sinh sản bằng hạt. Hạt từ chỗ không được bảo vệ (hạt trần), đến chỗ được bảo vệ chu đáo trong quá trình hình thành quả (hạt kín).     Sự phức tạp hoá dần trong hình thức tổ chức cơ thể của động vật, thực vật là kết quả của một quá trình tiến hoá rất lâu dài.     Trong quá trình đó sự chuyển từ đời sống ở nước sang đời sống trên cạn đã đánh dấu một bước tiến quan trọng, tạo ra những biến đổi cơ bản trong tổ chức cơ thể sinh vật.     Tóm lại, cơ thể của động vật và thực vật đa bào tuy rất khác nhau về hình dạng và kích thước, song đều được xây dựng từ các tế bào. Thuyết cấu tạo tế bào của hai nhà sinh học Đức là Slâyđen và Soan là một phát minh quan trọng ở đầu thế kỉ XIX, vạch ra cơ sở thống nhất về tổ chức của toàn bộ sinh giới. Cấu tạo chung Các thành phần cấu tạo của tế bào CẤU TẠO CHUNG     Cơ thể động vật, thực vật và người đều được tạo nên từ những đơn vị cơ sở là tế bào. Tế bào cũng đồng thời la` đơn vị chức năng của cơ thể, vì ở mức độ tế bào cũng đã có những hoạt động sinh lý quan trọng như trao đổi chất, cảm ứng nên có thể xem hoạt động sống của cơ thể đa bào cũng là kết quả tổng hợp của các hoạt động của từng tế bào riêng biệt.    Nhờ kính hiển vi điện tử với độ phóng đại từ hàng chục vạn đến hàng triệu lần, cùng với máy li tâm siêu tốc có vận tốc vòng quay tới 5 – 9 vạn vòng/phút, người ta đã phát hiện ra những cấu trúc mới của tế bào ở mức độ siêu hiển vi.   

Page 5 of 52

      Những kết quả nghiên cứu cho thấy các tế bào thực vật, hay vi sinh vật không chỉ giống nhau về cấu tạo đại thể mà còn về cấu tạo siêu hiển vi của các bào quan, điều đó càng khẳng định về nguồn gốc chung của sinh giới.    Điểm khác nhau cơ bản giữa tế bào động vật và thực vật là tế bào thực vật có màng xenlulô và các lạp thể, còn ở tế bào động vật không có.    CÁC THÀNH PHẦN CẤU TẠO CỦA TẾ BÀO   1. Màng sinh chất    Màng sinh chất được cấu tạo bởi những phân tử prôtêin nằm giữa những phân tử lipit, dài khoảng 70 – 120Å (1Å=10-7mm). Màng không chỉ có nhiệm vụ bảo vệ khối sinh chất bên trong mà qua đó còn thực hiện sự trao đổi chất giữa tế bào với môi trường trong (quanh tế bào).    Chất nguyên sinh nằm trong màng được phân hoá thành chất nhân nằm trong nhân và tế bào chất nằm ngoài nhân.   2. Tế bào chất     Đây là nơi diễn ra mọi hoạt động sống của tế bào. Ở tế bào của động vật và thực vật còn non, tế bào chất chiếm đầy khoang tế bào. Ở tế bào thực vật trưởng thành, trong tế bào chất có những không bào. Không bào là những khoang lớn chứa dịch bào, trong đó có những chất hữu cơ và vô cơ hoà tan. Tế bào chất chia thành 2 lớp: lớp nội chất ở gần nhân và lớp ngoại chất nằm gần màng. Trong tế bào chất có nhiều bào quan thực hiện những chức năng khác nhau. a)  Ti thể     Ti thể là những thể hình sợi, hình que hay hình hạt. Các tế bào có cường độ trao đổi chất cao, hoạt động sinh lí phức tạp thì có nhiều ti thể (mỗi tế bào có tới 2000 ti thể). Trong ti thể có hệ enzim bảo đảm cho quá trình hô hấp của tế bào, tạo năng lượng cho mọi hoạt động sống của chúng.   

    b)  Lạp thể     Lạp thể chỉ có ở tế bào thực vật, gồm có lục lạp, sắc lạp và bột lạp. Trong đó lục lạp có cấu trúc khá phức tạp và giữ vai trò quan trọng trong quang hợp. c)  Trung thể

Page 6 of 52

    Trung thể nằm gần nhân và có vai trò quan trọng trong sự phân chia tế bào. d)  Bộ máy Gôngi     Bộ máy Gôngi gồm nhiều tấm màng xếp song song hình cung và những túi có khả năng tập trung các chất tiết, chất cặn bã trong hoạt động sống của tế bào cũng như các chất độc từ ngoài đột nhập vào cơ thể để loại ra khỏi tế bào.   

  e)  Lưới nội chất (màng nội nguyên sinh)     Đây là một hệ thống ống và xoang phân nhánh, nối màng với nhân và các bào quan với nhau. Vách của các xoang và ống có cấu tạo như màng sinh chất. Trên bề mặt lưới nội chất (về phía tế bào chất) có các ribôxôm (vi thể), là bào quan nhỏ nhất, đường kính chỉ khoảng 100 – 150Å , là nơi tổng hợp nên các phân tử prôtêin.   

       Ngoài các bào quan trên, trong tế bào chất còn có thể vùi là các hạt chất dự trữ và ở tế bào động vật còn có thể lizôxôm (thể hoà tan), có chức năng hoà tan (tiêu hoá) các chất do tế bào hút từ ngoài vào hoặc ở các bào quan trong tế bào và tiết men ra bề mặt tế bào để tiêu hoá các chất ở xung quanh hoặc tiêu hoá các tế bào già. Các chức năng trên liên quan đến hệ men thuỷ phân có trong lizôxôm.    3. Nhân     Nhân là trung tâm điều khiển mọi hoạt động sống của tế bào, giữ vai trò quan trọng trong sự di truyền. Nhân được phân tách với tế bào chất bằng màng nhân, là một màng kép, có cấu tạo giống màng sinh chất. Trên màng nhân có nhiều lỗ nhỏ, đường kính 300 – 400 Å , qua đó thực hiện sự trao đổi chất giữa nhân với tế bào chất. Trong nhân có các nhân con và chất nhiễm sắc.     Nhân con là nơi tổng hợp nên ribôxôm cho tế bào chất. Nhiễm sắc thể là vật chất di truyền tồn tại dưới dạng các sợi mảnh (sợi nhiễm sắc). Ở những chỗ sợi bị xoắn kết lại thì có dạng hạt (hạt nhiễm sắc), có thể nhìn thấy dưới kính hiển vi. Lúc sắp phân chia tế bào, những sợi này sẽ co ngắn lại và dày lên thành các nhiễm sắc thể với số lượng và hình thái nhất định, đặc trưng cho từng loài. Thành phần của NST là một sự kết hợp phức tạp giữa prôtêin và axit nuclêic (ADN).     Tế bào trong cơ thể lớn dần đến một mức độ nhất định thì bắt đầu phân chia. Có hai hình thức phân chia tế bào (gọi tắt là phân bào) là trực phân và gián phân.     Trực phân là hình thức phân bào rất đơn giản, trong đó không có sự hình thành tơ vô sắc nên còn gọi là phân bào không tơ. Ở các cơ thể đa bào, hình thức trực phân chỉ xuất hiện ở trạng thái bệnh lí như ở các tế bào ung thư hoặc trong những điều kiện bất lợi, làm cản trở sự hình thành tơ vô sắc.     Gián phân là hình thức phân bào phức tạp hơn, thường gặp ở tế bào của cơ thể đa bào. Trong quá

Page 7 of 52

trình gián phân có sự hình thành tơ vô sắc trong nhân nên còn gọi là phân bào có tơ.     Căn cứ vào số lượng NST ở các tế bào con bằng hay ít hơn so với tế bào mẹ, người ta chia gián phân thành hai kiểu là nguyên phân hay gián phân nguyên nhiễm và giảm phân hay gián phân giảm nhiễm. (Ở đay chỉ đi sâu vào nguyên phân, còn giảm phân sẽ đề cập trong chương sinh sản).     Nguyên phân là hình thức phân chia thông thường nhất của mọi tế bào cơ thể (trừ tế bào sinh dục) và ở hầu hết các cơ thể sinh vật (trừ động vật đơn bào). Nguyên phân ở tế bào động vật và tế bào thực vật trên cơ bản giống nhau, chỉ khác nhau ở một vài chi tiết.   Nguyên phân ở tế bào động vật (Kể cả người) Nguyên phân ở tế bào thực vật Ý nghĩa sinh học của quá trình nguyên phân NGUYÊN PHÂN Ở TẾ BÀO ĐỘNG VẬT (Kể cả người)       Trải qua một giai đoạn chuẩn bị (còn gọi là kì trung gian) và 4 kì liên tiếp là kì đầu, kì giữa, kì sau và kì cuối.    

   1.Giai đoạn chuẩn bị.    Giai đoạn này diễn ra trong một thời gian dài khoảng 6 – 10 giờ.    Điều đáng lưu ý trong giai đoạn này là sự tự nhân đôi của nhiễm sắc thể và trung thể. Mỗi nhiễm sắc thể lúc này vẫn còn là các sợi mảnh nhưng là một nhiễm sắc thể kép dính với nhau ở tâm động. Ngoài ra, trong giai đoạn này tế bào còn tích thêm prôtêin, tăng thêm số lượng các bào quan đồng thời tích luỹ năng lượng chuẩn bị bước vào phân chia.   2. Kì đầu    Hai trung thể tách nhau, tiến về hai cực của tế bào, xuất hiện thoi vô sắc làm bằng các sợi tế bào chất đặc (tơ vô sắc), nối giữa hai cực; đồng thời nhân phồng lên, các nhiễm sắc thể xoắn lại, co ngắn và hiện rõ. Sau đó màng nhân và nhân con biến mất.   3. Kì giữa    Các NST kép lúc đầu nằm lộn xộn, dần dần tập trung về mặt phẳng xích đạo của thoi vô sắc. Lúc này, NST xoắn chặt và co lại đến mức ngắn nhất và có hình đặc trưng, đa số có dạng hình chữ V. NST dính với các sợi của thoi vô sắc tại chỗ gấp khúc (tâm động) và quay các đầu tự do ra ngoài.   4. Kì sau    Các NST con trong từng NST kép tách nhau ra ở tâm động, dàn thành hai nhóm tương đương; sau đó mỗi nhóm NST con này trượt về một cực theo các sợi của thoi vô sắc   5. Kì cuối     Tại mỗi cực, các NST tiến lại gần nhau, tháo xoắn và duỗi ra trở thành dạng sợi mảnh, khó phân biệt được từng NST riêng rẽ như ở kì giữa.     Thoi vô sắc biến đi, màng nhân và nhân con lại xuất hiện tạo thành hai nhân mới, có số NST bằng

Page 8 of 52

nhau và bằng số NST của tế bào mẹ.     Ở cuối kì sau hoặc đầu kì cuối, cùng với sự hình thành các nhân mới, tế bào chất cũng bắt đầu phân chia bằng cách thắt dần ở phân giữa của tế bào mẹ cho đến lúc thành 2 tế bào con mới hoàn toàn tách biệt nhau    NGUYÊN PHÂN Ở TẾ BÀO THỰC VẬT     Quá trình nguyên phân ở tế bào thực vật cũng diễn ra tương tự, chỉ khác là ở kì cuối, tế bào chất không thắt lại mà hình thành một vách ngăn trong tế bào chất, chia tế bào mẹ thành hai tế bào con Ý NGHĨA SINH HỌC CỦA QUÁ TRÌNH NGUYÊN PHÂN      Qua nguyên phân, các tế bào sinh dưỡng của cơ thể duy trì được số NST trong tế bào con không đổi so với tế bào mẹ va` đó là số NST đặc trưng cho mỗi loài, đồng thời duy trì được những đặc tình di truyền của từng loài. Nhờ có sự phân chia liên tục của các tế bào mà cơ thể lớn lên. Tốc độ phân chia rất nhanh ở các cơ thể con non. Ở mô phân sinh của thực vật thì sự phân chia đã làm cho cây mọc dài. Vai trò của trao đổi chất và năng lượng Đặc điểm của trao đổi chất và năng lượng ở sinh vật VAI TRÒ CỦA TRAO ĐỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG      Sự tồn tại và phát triển của các cơ thể, từ lúc sinh ra đến lúc bị huỷ diệt, có 4 đặc trưng cơ bản là trao đổi chất và năng lượng với môi trường, sinh trưởng và phát triển, sinh sản, cảm ứng và vận động. Các đặc trưng đó liên quan mật thiết với nhau   1. Sự lệ thuộc của sinh trưởng và phát triển vào trao đổi chất và năng lượng.    Khởi điểm của một động vật hoặc thực vật đa bào sinh sản theo kiểu hữu tính chỉ là một hợp tử nhỏ bé. Ví dụ, ở người, hợp tử là một khối hình cầu có đường kính khoảng 0,13 mm , nhưng khi đứa bé sinh ra đã nặng 3kg va` đến lúc trưởng thành nặng tới 45 – 55 kg; cây mít lúc mới mọc chỉ cao vài centimet, sau 5 – 7 năm đã cao 7 – 8 m.    Như vậy, mọi sinh vật, khi mới sinh đều có kích thước và khối lượng bé, nhưng đến lúc trưởng thành thì to, nặng hơn nhiều lần. Chính nhờ có quá trình trao đổi chất và năng lượng với môi trường mà cơ thể sinh vật lớn lên.    Trong cơ thể người, mỗi giây đồng có khoảng 10 triệu hồng cầu già bị huỷ ở gan va` được thay thế bằng 10 triệu hồng cầu trẻ sinh ra từ tuỷ xương. Mỗi người có thể đổi mới một nửa số hồng cầu của mình sau khoảng 27 ngày. Hàng năm những cây như cây phượng, cây bàng đều rụng trụi lá về mùa đông, sang mùa xuân, lá non lại mọc.    Vậy ngay đối với những cơ thể đã ngừng tăng trưởng vẫn có sự phân huỷ và tổng hợp liên tục chất sống, đòi hỏi cơ thể phải trao đổi chất và năng lượng với môi trường. Rõ ràng là nhờ quá trình trao đổi chất và năng lượng với môi trường, sinh vật mới sinh trưởng và phát triển được.    2. Sự lệ thuộc của sinh sản vào trao đổi chất và năng lượng     Gà Lơgo đẻ 260 – 280 trứng trong một năm, mỗi trứng nặng khoảng 40g. Tổng cộng mỗi năm, gà Lơgo đẻ gần 11 kg trứng, trong khi bản thân nó chỉ nặng khoảng 3 kg. Nhưng nếu ta ngừng cung cấp thức ăn thì sự đẻ trứng của gà sẽ bị rối loạn, gà ngừng để. Ở chuột cũng vậy, nếu khi mang thai mà thiếu vitamin E, thai sẽ thoái hoá.     Vậy hoạt động sinh sản của sinh vật cũng lệ thuộc vào quá trình trao đổi chất và năng lượng.    3. Sự lệ thuộc của khả năng cảm ứng - vận động vào trao đổi chất và năng lượng     Động vật có xương sống ăn thiếu vitamin A, sẽ mắc chứng “quáng gà” vì thiếu nguyên liệu tổng hợp sắc tố rêtinen trong các tế bào cảm quang của mắt. Người không ăn đủ chất đường, bột để bảo đảm mức 1,2g glucô trong một lít máu thì sẽ mất khả năng vận động cơ thể thực hiện các phản xạ trả lời kích thích của môi trường. Tóm lại, trao đổi chất và năng lượng la` điều kiện tồn tại và phát triển bình thường của cơ thể sống.   

Page 9 of 52

ĐẶC ĐIỂM TRAO ĐỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở SINH VẬT   1. Tính tất yếu của trao đổi chất và năng lượng ở sinh vật    Trong giới vô sinh cũng có hiện tượng trao đổi chất và năng lượng. Một cục sắt không phủ sơn chống gỉ hoặc không mạ kền, sẽ thu nhận ôxi của không khí và hơi nước biến dần thành gỉ sắt. Vôi sống đặt ở nơi ẩm ướt, sẽ hút hơi nước của môi trường và trở thành vôi tôi.    Năm 1780, nhà hoá học Pháp Lavoazie đặt trong 2 chuông thuỷ tinh úp kín một cây nến đang cháy và một con chuột.   

      Nến cháy và chuột thở. Cả hai đều lấy ôxi từ không khí và thải khí cacbonic vào không khí. Khi ôxi ở trong 2 chuông hết thì nến tắt và chuột cũng chết.    Như vậy, cả vật vô sinh (cây nến) và sinh vật (con chuột) đều có sự trao đổi chất và năng lượng. Tuy nhiên, sự trao đổi chất và năng lượng ấy có một điểm khác nhau căn bản:    Sự trao đổi chất đã làm cho vật vô sinh (sắt, vôi, nến...) bị biến chất, cuối cùng bị huỷ hoại. Trái lại, chính nhờ trao đổi chất với môi trường mà sinh vật mới tồn tại và phát triển, nếu trao đổi chất ngừng thì sinh vật sẽ không tồn tại nữa.    2. Tính chọn lọc của trao đổi chất và năng lượng ở sinh vật    Qua quá trình tiến hoá, trong một môi trường xác định, mỗi sinh vật đều thích nghi với một kiểu trao đổi chất và năng lượng xác định (với một số chất và dạng xác định). Ví dụ, bo chỉ ăn cỏ; hổ, báo chỉ ăn thịt; mọt chỉ ăn gỗ.    Ngay đối với các chất đã được sinh vật lấy vào ống tiêu hoá, vẫn có sự chọn lọc cuối cùng qua màng tế bào ruột. Ví dụ, khi màng nhày ống tiêu hoá không bị xây xát hoặc huỷ hoại, nếu ta uống phải nọc rắn độc vẫn không chết, vì màng ruột không hấp thụ nọc rắn vào máu.    Vậy trao đổi chất và năng lượng mang tính chất chọn lọc đối với từng loại thức ăn và tuỳ từng loại sinh vật. Sự trao đổi nước và các chất hoà tan trong nước Sự trao đổi không khí Đặc tính của màng tế bào SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC VÀ CÁC CHẤT HOÀ TAN TRONG NƯỚC      Những chất trao đổi giữa tế bào và môi trường thường hoà tan trong dung môi (nước). Dung môi và các chất tan được thấm qua màng tế bào nhờ hiện tượng thẩm thấu (đối với dung môi) và thẩm tách (đối với chất tan).   

Page 10 of 52

       Ta lấy một phễu thuỷ tinh có cuống dài, bịt kín miệng phễu bằng một tờ giấy keo, đổ vào trong phễu dung dịch CuSO4 20%, úp ngược phễu trong một chậu nước cất. Quan sát ta sẽ thấy:    

       Vậy nước cất trong chậu đã thấm qua màng keo để vào phễu, do bị chất CuSO4 thu hút. Sau đó, đến CuSO4 cũng thấm qua màng keo để ra ngoài, cuối cùng phân phối đều trong cả khối nước trong phễu và ngoài chậu. Thí nghiệm này có thể lặp lại với nhiều dung dịch khác, như muối hoặc đường. Ta cũng sẽ thấy, thoạt đầu muối hoặc đường sẽ thu nước qua màng vào phễu. Về sau muối hoặc đường (chất hoà tan) sẽ lọt dần qua màng để ra ngoài.    Sự thẩm thấu xảy ra khi có sự chênh lệch về nồng độ giữa dung dịch trong và ngoài màng. Nước bao giờ cũng thấm từ nơi loãng (nhược trương) sang nơi đậm (ưu trương).    SỰ TRAO ĐỔI KHÔNG KHÍ      Các chất khí được trao đổi qua màng tế bào dưới dạng hoà tan trong nước.Ví dụ, tế bào da ướt của giun đất và ếch đều hấp thu được O2 và thải CO2; gặp tiết trời nóng và hanh, da khô lại, hô hấp sẽ ngừng.    Sự trao đổi khí qua màng tế bào của phế bào và tế bào thành mạch máu cũng thực hiện nhờ sự chênh lệch nồng độ, tức tỉ lệ hoà tan. Ví dụ, tỉ lệ hoà tan của O2 trong nước phế bào là 14 – 15%, trong máu đến phổi là 10 – 12% nên O2 thẩm tách từ phế bào vào máu; tỉ lệ hoà tan của CO2 trong nước phế bào là 5 – 6%, trong máu đến phổi là 55 – 57%, nên CO2 thẩm tách từ máu ra phế bào. ĐẶC TÍNH CỦA MÀNG TẾ BÀO  

Thời gian thí nghiệm

Mức nước dâng lên trong ống (cm)

Màu nước trong chậu

3h30' 3 Xanh nhạt 4 ngày 20,5 Xanh như trong phễu 10 ngày 10 Xanh như trong phễu 12 ngày 0 Xanh như trong phễu

Page 11 of 52

1. Tính chọn lọc của màng   Màng của mỗi loại tế bào chỉ cho lọt qua một số chất xác định. Đó là tính chọn lọc của màng tế bào.   Nguyên nhân chủ yếu của tính chọn lọc là do tương quan giữa đường kính các lỗ màng của mỗi loại tế bào so với đường kính của các phân tử chất hoà tan. Ví dụ, đường kính các lỗ màng của tế bào quản cầu thận các loài thú là 18 - 50Å, nên không để lọt từ máu vào nước tiểu các phân tử prôtêin có khối lượng phân tử quá 40000. Nhưng lỗ màng tế bào quản cầu các loài chuột đồng lớn tới 60 - 70Å, nên đã để lọt vào nước tiểu các phân tử prôtêin có khối lượng phân tử 60000. Ngoài ra màng còn là chất sống nên có thể có khả năng “lựa chọn” giữa những chất, cho hoặc không cho chúng lọt qua.    2. Khả năng hoạt tải của màng tế bào    Trong sự khuếch tán lí học, chiều đi của các chất hoà tan là từ nơi nồng độ cao đến nơi nồng độ thấp. Đối với các tế bào sống, sự hấp thụ và thải một số chất có thể ngược dốc nồng độ. Ví dụ, tại quản cầu thận, urê trong nước tiểu đậm đặc gấp 65 lần trong máu; các phôtphat gấp 16 lần và các sunphat gấp 90 lần nhưng các chất ấy vẫn thấm qua màng từ máu vào nước tiểu; tại ống thận, tuy nồng độ glucô trong nước tiểu thấp hơn trong máu (1,2g/l) nhưng glucô trong nước tiểu vẫn được thu hồi trở về máu.    Như vậy là màng tế bào sống có thể chủ động vận chuyển một số chất ngược với sự khuếch tán lí học. Đó là khả năng hoạt tải của màng tế bào.    3. Khả năng biến dạng của màng tế bào    Đối với một số chất có kích thước lớn, không lọt qua lỗ màng được, sự trao đổi chất có thể thực hiện được nhờ sự biến dạng tích cực của màng. Thoạt đầu, màng lõm xuống ở chỗ tiếp xúc với thức ăn. Chỗ lõm sâu dần thành túi và tách thành không bào chứa chất lấy vào. Nếu chất lấy vào không bào chỉ là dịch của môi trường sống, thì đó là sự ẩm bào (uống).  

       Nếu chất lấy vào không bào là mồi và tế bào tiết enzim để tiêu hoá, thì đó là sự thực bào (ăn).   

Page 12 of 52

  Sự chuyển hoá năng lượng trong tế bào Sự chuyển hoá năng lượng trong sinh giới SỰ CHUYỂN HOÁ NĂNG LƯỢNG TRONG TẾ BÀO   1. Khái niệm cơ bản về sự chuyển hoá năng lượng    Năng lượng tồn tại dưới 2 trạng thái: trạng thái ẩn dấu, gọi là thế năng và trạng thái bộc lộ tác dụng gọi là hoạt năng. Ví dụ, năng lượng vốn có trong củi là thế năng; khi củi cháy làm cho nước nóng lên, thế năng biến thành hoạt năng.   2. Quá trình chuyển hoá năng lượng trong tế bào a. Sự đồng hoá    Muốn tổng hợp một chất hữu cơ phức tạp từ những phân tử đơn giản, tế bào cần có năng lượng để liên kết các phần tử đơn giản đó lại với nhau. Chừng nào chất hữu cơ ấy còn tồn tại thì năng lượng đã lấy vào cũng còn tồn tại ngay trong lòng chất hữu cơ đã được tổng hợp. Do đó, mọi liên kết hoá học dều chứa thế năng.    Như vậy, đồng hoá là quá trình tổng hợp từ các chất đơn giản thành các chất hữu cơ đặc trưng cho từng loại tế bào của cơ thể, thực hiện đồng thời với quá trình tích luỹ thế năng b. Sự dị hoá    Ngược lại, khi phân huỷ một chất hữu cơ phức tạp thành những phân tử đơn giản, các liên kết hoá học nói trên sẽ bị phá vỡ. Lúc đó, thế năng cần để bảo đảm mối liên kết các phân tử hoá học; bây giờ các liên kết ấy bị phá vỡ nên thế năng được giải phóng thành hoạt năng. Do đó, mọi quá trình phân giải chất hữu cơ trong tế bào đều tạo hoạt năng.    Như vậy, dị hoá là quá trình phân giải các chất hữu cơ đặc trưng của cơ thể (thực hiện trong từng tế bào) thành các chất đơn giản, thực hiện đồng thời với quá trình chuyển hoá thế năng thành hoạt năng.    SỰ CHUYỂN HOÁ NĂNG LƯỢNG TRONG SINH GIỚI      Sự chuyển hoá năng lượng trong sinh giới có thể chia làm 3 giai đoạn: 1. Quang hợp     Nguồn năng lượng khởi đầu của sinh giới là năng lượng mặt trời (quang năng). Cây xanh nhờ có chất diệp lục trong lá thu nhận quang năng trong quá trình quang hợp đã tổng hợp nên chất sống (chủ yếu là gluxit) từ các phân tử CO2 và H2O.    Như vậy, cây xanh đã chuyển hoá hoạt năng của mặt trời thành thế năng của các liên kết hoá học trong phân tử gluxit.    Động vật không có khả năng nhận năng lượng trực tiếp của mặt trời. Chúng lấy năng lượng (hoá năng) sẵn có trong thức ăn.    2. Hô hấp    Mọi liên kết trong sinh chất đều chứa thế năng, nhưng nhờ quá trình hô hấp mà thế năng này biến thành năng lượng hoạt động (hoạt năng), vì thế nên trong quá trình tiến hoá, cơ thể sinh vật đã hoàn chỉnh dần chức năng hô hấp.    Nhìn bề ngoài, hô hấp là sự lấy O2 và thải CO2, nhưng về thực chất, đó là một chuỗi dài các phản

Page 13 of 52

ứng nội bào để chuyển hoá các sinh chất thành một sản phẩm dễ phân huỷ và cho nhiều năng lượng, gọi là ađenôzin triphôtphat (ATP). ATP được chế tạo trong ti thể của mọi tế bào.    3. Huy động năng lượng    Trong hoạt động sống, cơ thể cần huy động năng lượng liên tục để bảo đảm các quá trình tổng hợp chất mới va` để sinh công. Trong ATP, có 3 phân tử P (photphat). Để liên kết mỗi phân tử P, cơ thể đã tiêu dùng 7 kcal. Do đó khi chuyển hoá ATP thành ađenôzinđiphotphat (ADP) chứa 2 phân tử P, cơ thể đã phá vỡ một liên kết P, nên thu hồi được 7 kcal, để sinh ra công. Nhưng công đó là: công hoá học khi tổng hợp chất sống, công cơ học trong co cơ, công hoạt tải các phân tử hoà tan qua màng tế bào khi đi ngược chiều nồng độ.    Cuối cùng hoá năng được biến thành nhiệt năng và toả vào môi trường.    Sự chuyển hoá năng lượng trong sinh giới có thể tóm tắt theo sơ đồ dưới đây.                         Mặt trời                              Quang năng Quang hợp ở cây xanh                              Hoá năng trong các liên kết hữu cơ  Hô hấp nội bào                              Hoá năng trong các liên kết ATP Hoạt động sống cần năng lượng                (tổng hợp các chất và sinh công)                              Nhiệt năng                     Môi trường Lược sử nghiên cứu enzim Tác dụng của enzim trong sự chuyển hoá các chất Cơ chế hoạt động của enzim Đặc tính của enzim Các nhân tố ảnh hưởng đến hoạt động của enzim LƯỢC SỬ NGHIÊN CỨU ENZIM      Vai trò của enzim trong các phản ứng chuyển hoá do Kiêcxôp phát hiện vào năm 1815, khi ông chiết được từ nấm lúa mì một chất dịch có khả năng biến đổi tinh bột thành đường.    Tiếp đó, năm 1897, Buôcne chiết được từ nấm men một chất dịch có khả năng biến đổi đường thành rượu.    Ngày nay, số enzim được tìm ra đã tăng rất nhiều. Ví dụ, enzim amilaza trong nước bọt có khả năng biến đổi tinh bột thành mạch nha, enzim saccaraza trong dịch tiêu hoá của ruột non có khả năng biến đổi saccarô (đường mía) thành fructô (đường quả) và glucô (đường nho); enzim pepxin trong dịch tiêu hoá của dạ dày có khả năng biến đổi prôtêin thành các peptit... TÁC DỤNG CỦA ENZIM TRONG SỰ CHUYỂN HOÁ CÁC CHẤT      Trong 1 bình cầu đựng 200 cm3 nước có hoà lẫn tinh bột, ta đổ thêm 5 cm3 axit clohiđric (HCl) va` đem đun sôi trong 1 giờ. Tinh bột sẽ biến đổi thành glucô. Trong trường hợp này, HCl được gọi là chất xúc tác vì đã gây được phản ứng chuyển hoá tinh bột thành đường. Tuy nhiên, khi dùng HCl (chất vô cơ) làm xúc tác thì phản ứng cần có nhiệt độ cao và thời gian dài. Trong nước bọt, có enzim ptialin (amilaza) chỉ cần nhiệt độ bình thường của cơ thể và chỉ sau vài phút cũng đã gây được phản ứng biến đổi tinh bột thành glucô.     Như vậy, enzim là những chất xúc tác sinh học có hiệu quả cao, tác động trong những điều kiện phù hợp với sự sống. CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA ENZIM      Về bản chất, enzim là những phân tử prôtêin. Ngoài prôtêin, một số enzim còn có thêm một phần tử hữu cơ nhỏ gọi là côenzim chứa vitamin.    Chất chịu tác dụng của enzim gọi là cơ chất.    Thoạt đầu, enzim liên kết với cơ chất để tạo thành một hợp chất trung gian gọi là “enzim – cơ 

Page 14 of 52

chất”. Cuối phản ứng, hợp chất đó sẽ cho phân huỷ để cho sản phẩm của phản ứng và giải phóng enzim nguyên vẹn. Enzim được giải phóng lại có thể xúc tác phản ứng trên cơ chất mới. Ví dụ, Mikêlic tách từ củ cải đen loại enzim peđôxiđaza màu nâu, đem trộn với cơ chất là perôxi hiđrô (chất độc được tạo thành trong hoạt động sống của tế bào), thì thu được một enzim-cơ chất màu lục, về sau chuyển sang màu đỏ nhạt. Cuối phản ứng, enzim-cơ chất lại phân giải thành enzim perôxiđaza màu nâu như cũ và sản phẩm của phản ứng. ĐẶC TÍNH CỦA ENZIM   1. Hoạt tính mạnh    Chất độc perôxi hiđrô trong tế bào đều bị phân huỷ khi dùng sắt hoặc enzim catalaza làm chất xúc tác. Tuy nhiên, nếu dùng sắt thì phải mất 300 năm 1 phân tử sắt mới phân huỷ được một lượng perôxi hiđrô bằng 1 phân tử enzim catalaza (chiết từ gan bò) phân huỷ trong 1 giây đồng hồ.    Bình thường, ở 0oC, trong một phút 1 phân tử enzim catalaza có thể phân huỷ được 5 triệu phân tử cơ chất perôxi hiđrô.    2. Tính chuyên hoá cao     Các enzim khác nhau về tính chuyên hoá, tức là về cơ chất chịu tác dụng của enzim.     Đa số enzim chuyên hoá tuyệt đối. Ví dụ, enzim urêaza chỉ phân huỷ urê trong nước tiểu, mà không tác dụng lên bất cứ chất nào khác.     Một số enzim khác chuyên hoá tương đối, nghĩa là có thể tác dụng lên nhiều chất có cấu trúc hoá học gần giống nhau. Ví dụ, trong quá trình sống, nhiều tế bào trong cơ thể động vật và thực vật đều sản xuất chất độc perôxi hiđrô, với những dạng khác nhau, tuỳ loài. Tuy nhiên, ta có thể nghiền một ít khoai tây, củ cải hoặc củ cải đường rồi thêm vào mỗi thứ một ít enzim perôxiđaza. Trong cả 3 trường hợp, perôxi hiđrô đều được enzim biến đổi thành H2O và CO2.    3. Sự phối hợp hoạt động giữa các enzim    Các enzim thường tác dụng phối hợp: sản phẩm của phản ứng enzim trước sẽ là cơ chất cho phản ứng enzim sau. Có thể hình dung tế bào như một nhà máy có nhiều dây truyền lắp ráp và tháo dỡ, hoạt động đồng thời. Ví dụ, ta có thể chiết từ hạt lúa mạch đang nảy mầm hai loại enzim là amilaza, chuyển hoá tinh bột mantô (mạch nha), và mantaza, chuyển hoá mantô vừa tạo ra thành glucô.    Trong quá trình biến đổi glucô thành axit lactic cần tới 11 loại enzim tác dụng lần lượt theo một trình tự xác định. Trong tế bào của cơ thể động vật và thực vật có đủ 11 loại enzim đó.    4. Các dạng tồn tại của enzim trong tế bào. a. Dạng hoà tan    Nhiều enzim chỉ đơn giản hoà tan trong tế bào chất. Ví dụ, từ các tế bào gan nghiền nát, có thể chiết được một chất dịch hoà tan đủ cả 11 enzim xúc tác cho sự chuyển hoá glucô thành axit lactic.    b. Dạng liên kết    Một số enzim liên kết chặt chẽ với những bào quan xác định của các tế bào. Ví dụ, các enzim hô hấp xúc tác cho sự phân giải axit lactic thành CO2 đều liên kết với các ti thể; các enzim xúc tác cho sự tổng hợp prôtêin liên kết với các ribôxôm...    CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HOẠT ĐỘNG CỦA ENZIM   1. Nhiệt độ    Ở giới hạn nhiệt độ của cơ thể sống, nói chung tác dụng của enzim tuân theo định luật Van Hôp, nghĩa là nếu nhiệt độ tăng 10oC thì vận tốc phản ứng sẽ tăng gấp đôi.    Đa số enzim của cơ thể động vật đẳng nhiệt hoạt động tối ưu trong điều kiện nhiệt độ bình thường của cơ thể (khoảng 37oC). Nếu bị đun nóng tới 50oC – 60oC thì enzim mất hẳn hoạt tính và chết.    Riêng enzim ở các loại vi khuẩn lam sống trong các suối nước nóng ở Mỹ, Ôxtrâylia, thì chịu được nhiệt độ tới 100oC. Enzim bị làm lạnh thì không mất hẳn hoạt tính, mà chỉ giảm hoặc ngừng tác động. Khi nhiệt độ ấm lên, enzim lại hoạt động.

Page 15 of 52

   2. Độ pH    Mỗi enzim hoạt động trong giới hạn pH xác định. Ví dụ, enzim pepxin tiêu hoá prôtêin trong dạ dày, chỉ hoạt động trong môi trường chất chua (pH=2), trái lại, enzim tripxin do tuyến tụy tiết ra, cũng phân giải prôtêin nhưng trong môi trường kiềm (pH=8,5).    3. Nồng độ enzim và cơ chất    Vận tốc phản ứng tỉ lệ thuận với nồng độ enzim trong điều kiện pH và nhiệt độ không đổi và cơ chất dư thừa. Enzim càng đậm đặc, phản ứng càng tiến hành nhanh chóng. Nhưng trong điều kiện pH, nhiệt độ và nồng độ enzim không đổi thì vận tốc ban đầu của phản ứng tỉ lệ với nồng độ cơ chất  đến một giới hạn nhất định thì giảm dần.   

   4. Nhu cầu năng lượng    Về lý thuyết, các phản ứng do enzim kiểm soát là thuận - nghịch (phân giải và tổng hợp). Bình thường enzim chỉ làm tăng vận tốc phản ứng nhưng không quyết định chiều phản ứng. Tuy nhiên, muốn phản ứng thực hiện theo chiều nghịch (tổng hợp), chỉ cần cung cấp năng lượng thích đáng. Trong quá trình enzim chuyển hoá thức ăn trong ống tiêu hoá, không có sự cung cấp năng lượng nên mọi phản ứng do enzim điều khiển đều thuận. Ví dụ, enzim lipaza chỉ phân huỷ chất béo trong thức ăn thành glixêrin và axit béo, chứ không tái tổng hợp được chất béo từ glixêrin và axit béo vừa mới hình thành, khi thức ăn đã được tiêu hoá. Sự tiến hoá thích nghi của các phương thức trao đổi chất Sự phân hoá của các phương thức trao đổi năng lượng SỰ TIẾN HÓA THÍCH NGHI CỦA CÁC PHƯƠNG THỨC TRAO ĐỔI CHẤT   1. Sự thích nghi của cấu tạo cơ thể    Đối với các cơ thể đơn bào và các tế bào tự do của những cơ thể đa bào (như bạch cầu) thì sự trao đổi chất giữa cơ thể và môi trường là trực tiếp, thực hiện qua màng nhờ hiện tượng thẩm thấu, thẩm tách và vận chuyển có tiêu dùng năng lượng.    Một số cơ thể lấy thức ăn nhờ vận động, qua hiện tượng ẩm bào hoặc thực bào. Đối với các sinh vật đa bào, do có những tế bào nằm sâu bên trong, mất liên lạc với môi trường nên sự trao đổi chất trở thành gián tiếp. Ở những cơ thể này đã hình thành một hệ thống cơ quan chuyên trách việc trao đổi chất và năng lượng, như các cơ quan tiêu hoá, hô hấp, bài tiết, nội tiết...    Trong cơ thể thực vật, lá giữ việc thu nhận CO2 và thải O2 (quang hợp), hoặc ngược lại (hô hấp) ; hệ rễ hút nước và các chất hoà tan.    Như vậy, các phương thức trao đổi chất và năng lượng từ cơ thể đơn bào đến đa bào đã trở nên hoàn chỉnh hơn nhờ sự chuyên hoá cao của các cơ quan dinh dưỡng.    2. Sự thích nghi với môi trường.    Những sinh vật đầu tiên phát sinh trong nước có hoà tan muối khoáng. Khi các cơ thể đa bào hình thành, sự trao đổi chất và năng lượng vẫn thực hiện chủ yếu trong các tế bào. Môi trường sống của mọi tế bào vẫn là những dung dịch muối khoáng. Ở cơ thể động vật, các dịch đó là nước mô, bạch huyết, máu và ở thực vật là nhựa cây, các quá trình chuyển hoá nội bào ít thay đổi.Hướng tiến hoá thích nghi môi trường thể hiện rõ nét nhất ở các phương thức trao đổi chất với môi trường. Ví dụ, lá

Page 16 of 52

mọc trên cành cây theo lối xen kẽ, nhờ đó bề mặt lá nhận được ánh sáng Mặt Trời ở mức tối đa. Lá cây ở những vùng khô cằn, thiếu nước như ở sa mạc, biến thành gai nên hạn chế diện tích bốc hơi nước vào không khí.    Hệ tiêu hoá của mỗi loại động vật cũng thích nghi dần với một loại thức ăn. Ví dụ, muỗi có vòi châm dài và nhọn nên hút được máu; bò có dạ dày 4 túi nhờ đó mà chứa và tiêu hoá cỏ tốt; thỏ có manh tràng phát triển nên tận dụng được thức ăn thực vật.    Phương thức trao đổi khí của thực vật cũng biến đổi theo hướng thích nghi với môi trường. Ví dụ, động vật ở nước thở bằng mang ; các loài ếch, nhái lúc nhỏ ở nước thở bằng mang, sau lên ở trên cạn thì thở bằng da và phổi; chim và thú thở bằng phổi. SỰ PHÂN HOÁ CỦA CÁC PHƯƠNG THỨC TRAO ĐỔI NĂNG LƯỢNG      Như ta đã biết, nguồn năng lượng khởi đầu duy nhất của toàn bộ sinh giới là năng lượng Mặt Trời. Mỗi năm, Mặt Trời toả xuống Trái Đất chừng1024Kcal năng lượng, dưới dạng ánh sáng (quang năng). Quang hợp là phương thức tiếp nhận quang năng để chuyển hoá thành hoá năng, dự trữ trong các liên kết hoá học của chất sống. Cụ thể là khả năng tổng hợp từ các phân tử đơn giản như CO2, H2O và một số chất vô cơ hoà tan trong nước thành những chất phức tạp hơn, đặc trưng cho từng loài sinh vật. 1. Sinh vật tự dưỡng a. Cây xanh    Tất cả các cây xanh, nhờ có một sắc tố đặc biệt trong lá là diệp lục nên đã sử dụng được quang năng để phân huỷ CO2 và H2O, rồi giữ lại C, O và H để từ đó tổng hợp những chất hữu cơ phức tạp, chủ yếu là gluxit.    Theo tính toán hiện nay, mỗi năm toàn bộ cây xanh trên trái đất (kể cả trên cạn và dưới nước) có thể tổng hợp được gần 200 tỷ tấn gluxit (trên cạn: 20 tỷ tấn; dưới nước, chủ yếu là tảo biển: 180 tỷ tấn). Dạng gluxit phổ biến nhất trong cây xanh là glucô. Để tạo thành 180g glucô, cây cần khoảng 674Kcal quang năng. Như vậy mỗi năm cây xanh đã tiêu thụ tới 1019 kcal năng lượng mặt trời để tạo ra toàn bộ sinh khối có nguồn gốc thực vật. Thực ra, số năng lượng đó mới chỉ chiếm 10-5 tổng số năng lượng mặt trời toả xuống trái đất hàng năm.    b. Vi khuẩn    Ngay từ năm 1883, Engenman đã phát hiện ra vi khuẩn tía cũng có khả năng quang hợp để tạo ra chất hữu cơ bằng một phương thức đặc biệt.    Năm 1887, Vinôgratxki phát hiện ra vi khuẩn hoá hợp cũng tạo ra được chất hữu cơ từ CO2 mà không cần năng lượng ánh sáng mặt trời.    2. Sinh vật dị dưỡng    Ngoài sinh vật tự dưỡng, các sinh vật còn lại, chủ yếu là các động vật, đều không có khả năng sử dụng quang năng để chế tạo chất hữu cơ từ các hợp chất đơn giản như CO2 và H2O.    Toàn bộ chất sống của chúng đều lấy từ cây xanh. Do đó, cây xanh được gọi là “sinh vật chế tạo” hay “sinh vật sản xuất”, còn động vật thì gọi là “sinh vật tiêu thụ”.    Sinh vật tiêu thụ gồm 2 nhóm: -   Nhóm ăn trực tiếp cây xanh như bò ăn cỏ, tằm ăn dâu, cá trắm cỏ ăn rong, bèo... -   Nhóm ăn gián tiếp cây xanh bằng cách ăn những động vật vốn đã từng ăn cây xanh. Nhóm này bao gồm tất cả những loài ăn thịt như hổ, báo ăn hươu, nai; cá quả ăn cá mè con.    Giữa 2 nhóm đó, còn có nhóm ăn tạp, nghĩa là ăn cả thức ăn động vật lẫn thức ăn thực vật. Ví dụ, người ăn cơm, bánh mỳ...(thực vật); tôm, cá, thịt bò... (động vật). Sự trao đổi nước, muối khoáng và nitơ Quang hợp Hoá tổng hợp SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC, MUỐI KHOÁNG VÀ NITƠ A. Sự hút nước và thoát nước 1. Vai trò của nước đối với cây

Page 17 of 52

    Cây thiếu nước sẽ héo rồi chết. Nước trong cây có 3 chức năng chính: - Nước là thành phần cơ bản của chất sống chiếm khoảng ¾ khối lượng cơ thể (ở cây thuỷ sinh tới 90%) - Nước là dung môi của các muối khoáng và một số lớn chất hữu cơ trong cây. Nhờ hoà tan trong nước, nên cây mới hấp thụ được các muối khoáng và vận chuyển các chất hữu cơ đi khắp cơ thể. - Đặc biệt, sở dĩ cây tự dưỡng được là nhờ đã dùng quang năng để tổng hợp chất hữu cơ từ những nguyên liệu khởi đầu là CO2 và H2O.   Như vậy, nước là “thức ăn” hàng đầu của cây.    2.Sự hút nước a. Cơ quan hút nước    Cây xanh trên cạn hút được nước từ đất, qua bề mặt các tế bào biểu bì của rễ, đặc biệt là các tế bào đã phát triển thành lông hút. Ví dụ, lúa là cây ưa nước, sau khi cấy 4 tuần lễ đã đạt chiều cao 50cm, có một hệ rễ với tổng chiều dài gần 625km và tổng diện tích khoảng 285m2. Riêng hệ lông hút (khoảng 14 tỉ) đạt chiều dài khoảng 10500km, với tổng diện tích là 480m2. Cây thuỷ sinh nhận trực tiếp nước qua khắp bề mặt biểu bì của cả rễ, thân và lá. b. Cơ chế hút nước vào rễ    Ta đã biết, nước thấm qua màng tế bào chủ yếu nhờ cơ chế thẩm thấu. Sự hút nước từ đất vào các tế bào biểu bì và các tế bào lông hút của rễ, cũng như từ các tế bào ở ngoài vào tế bào ở trong, nói chung vẫn thực hiện theo cơ chế đó.  

    c. Áp suất rễ    Dòng nước liên tục dồn từ đất vào tế bào biểu bì của rễ, rồi vào các tế bào ở trong (nằm sâu hơn), cuối cùng tạo nên một lực dồn nén gọi là áp suất rễ, đẩy cột nước trong mạch gỗ lên cao.    Nếu cắt thân cây cà chua, sẽ thấy nước trào ra và nếu ta nối thân đã cắt với một áp kế sẽ biết được áp suất rễ, có khi đạt tới 3 – 10 atm.     

Page 18 of 52

     3. Sự thoát nước    Cây có 2 cơ chế thoát nước: a. Sự bốc hơi nước    Cây thoát nước chủ yếu dưới dạng bốc hơi qua các lỗ khí. Lỗ khí là khe hở hình thoi, do 2 tế bào hình hạt đậu có mặt lõm đối diện nhau làm thành. Khi cây nhận đủ nước, 2 tế bào này trương lên làm 2 mặt lõm đó cong lại, lỗ khí mở rộng để hơi nước thoát ra nhiều hơn. Ngược lại, khi cây thiếu nước, 2 tế bào bớt trương, lỗ khí khép lại, làm nước bốc hơi chậm.   

       Trên 1mm2 mặt lá, có khoảng 100 – 300 lỗ khí, tập trung chủ yếu ở mặt dưới lá. Lỗ khí tuy bé nhưng vì có nhiều nên vẫn để thoát một lượng nước lớn. Ngoài nắng, 1m2 diện tích lá trong 1 giờ bốc hơi khoảng 50cm3 nước.    Lượng nước bốc hơi qua lá còn thay đổi tuỳ loài và tuỳ môi trường sống. Ví dụ, 1ha ngô để thoát khoảng 3500000 lít nước trong suốt thời kỳ sinh trưởng; còn 1ha xương rồng ở vùng Arizôna (Mĩ)

Page 19 of 52

khô cằn, mỗi năm chỉ để thoát khoảng 2750 lít nước. Nước bốc hơi qua lá sẽ tạo một sức hút khá mạnh.   

       Như vậy, sức hút nước của tán lá là nhờ sự bốc hơi nước ở lá tạo nên. b. Sự thoát nước thành giọt    Khi đất và không khí đều ẩm làm ngăn cản sự bốc hơi của nước, thì nước trong cây sẽ thoát ra ngoài dưới dạng giọt nước tụ lại trên mép lá. c. Lợi ích của sự thoát nước qua lá - Nhờ sự phối hợp giữa áp suất rễ và sức hút nước của tán lá, và sức kết dính giữa các phân tử nước, nước lấy từ đất mới có thể theo thân lên lá, là nơi nước cần cho sự quang hợp. - Lá hấp thụ gần 75% ánh sáng mặt trời chiếu lên lá, nhưng chỉ có 3% là thực sự được dùng cho quang hợp.   Phần còn lại biến thành nhiệt năng, làm lá nóng lên rất nhanh. Mỗi lít nước bốc hơi trên mặt lá sẽ lấy đi 540kcal, nhờ đó mà lá không bị đốt nóng ngoài nắng và khỏi bị khô héo. - Khi nước bốc hơi qua lá làm cho các dung dịch loãng từ rễ lên trở thành đậm đặc hơn và chất hữu cơ dễ được tổng hợp hơn, cũng như làm cho các dung dịch chất hữu cơ do lá quang hợp cô đặc hơn.    B. Sự dinh dưỡng khoáng     Khi quang hợp, với các nguyên liệu là H2O và CO2, cây chỉ tổng hợp được các gluxit là chủ yếu. Muốn tổng hợp được prôtêin và axit nuclêic, cây cần lấy thêm các nguyên tố:  nitơ (dưới dạng nitrat

Page 20 of 52

và amôn), phôtpho (dưới dạng các phôtphat), kali, sắt, lưu huỳnh, magiê...Ngoài ra, cây còn cần một lượng rất ít các nguyên tố bo, mangan, đồng, kẽm, môlipđen, côban, natri và clo (dưới dạng clorit)... Đó là các nguyên tố vi lượng.    Thiếu các chất kể trên, cây sẽ không phát triển bình thường. Ví dụ, thiếu canxi, cây vẫn xanh, nhưng lá biến dạng; thiếu magiê lá úa vàng; thiếu phôtpho lá chóng già và dễ úa vàng; thiếu lưu huỳnh, lá non cũng úa vàng, nếu thiếu 3 chất quan trọng nhất là nitơ (đạm), phôtpho (lân) và kali, cây có thể chết.    Tất cả các chất cây cần, đều do rễ lấy từ đất, dưới dạng hoà tan trong nước.    C. Sự dinh dưỡng nitơ     Trong chất sống của cây, thành phần quan trọng nhất là các prôtêin. Trong đất, các hợp chất chứa nitơ tồn tại chủ yếu dưới dạng “mùn”, gồm lá rụng, xác thực vật, động vật và các chất thải của sinh vật. Phần chứa nitơ của mùn, nhờ vi sinh vật trong đất, thường phải qua 3 biến đổi trước khi cây hấp thụ. Ví dụ, urê được biến đổi thành amôniac:    CO(NH2)2 + 2H2O (NH4)2CO3 CO2 + H2O + 2NH3    Amôniac được ôxi hoá thành axit nitrơ    Axit nitrơ gặp các bazơ trong đất, sẽ thành các nitrit    Cuối cùng, nitrit thành nitrat, là dạng mà cây hấp thụ được    QUANG HỢP   A.  Lược sử nghiên cứu quang hợp    Năm 1630, Van Henmôn cân chậu đất trồng cây liễu, đã phát hiện thấy sau 5 năm, cây tăng 7,4kg , trong khi đất chỉ mất 57g. Ông đã kết luận: “ Cây tăng khối lượng nhờ đã hấp thụ nước tưới hàng ngày”.    Năm 1772, Prixlây đã chứng minh một cành bạc hà có thể “làm lành” không khí mà 1 ngọn nến cháy đã “làm độc” (cụ thể là cây bạc ha` đã lấy đi khí CO2 và hoàn trả cho không khí O2).    Bảy năm sau, Inghenhao đã xác định cây chỉ lấy CO2 và thải O2 khi có nắng.    Như vậy là khoảng 200 năm về trước, con người đã hiểu gần đúng sự quang hợp theo sơ đồ:    CO2 + H2O + năng lượng mặt trời O2 + chất hữu cơ.    B. Chất diệp lục    Cây xanh quang hợp được là nhờ chất diệp lục chứa trong các lục lạp của tế bào, chủ yếu là ở lá. Lục lạp là những thể hình cầu hoặc hình trứng, đường kính 4 – 6m, màng có 3 lớp. Lục lạp chứa 1 chất giống như thạch gọi là strôma hay chất nền, trong đó ngâm rất nhiều túi dẹt xếp chồng lên nhau, gọi là grana. Các hạt diệp lục đều dính bên ngoài các túi của grana.    Về cấu trúc, diệp lục giống huyết cầu đỏ trong máu động vật, chỉ khác là ở trung tâm diệp lục là nguyên tử magie đã thay cho sắt.    Lá cây xanh được chiếu sáng 4 – 5 giờ trở lên, sẽ tổng hợp được tinh bột. Có thể phát hiện tinh bột bằng cách đun sôi lá trong cồn, để còn hoà tan diệp lục và làm lá mất màu. Rửa sạch lá rồi ngâm trong nước iôt; iôt sẽ nhuộm xanh tinh bột. Lá xanh để lâu trong tối sẽ mất màu dần, do diệp lục bị phân huỷ nên cũng mất luôn khả năng quang hợp.    C. Cơ chế quang hợp    Quang hợp là một chuỗi dài phản ứng phức tạp, có thể tóm tắt một cách tổng quát như sau:    6CO2 + 6H2O + năng lượng ánh sáng C6H12O6 + 6O2    Như vậy là nhờ lấy năng lượng ánh sáng (khoảng 674kcal), cây đã tổng hợp được 1 phân tử glucô từ 6 phân tử H2O và 6 phân tử CO2.    Thực ra quá trình quang hợp gồm 2 chuỗi phản ứng: phản ứng sáng, xảy ra trong grana và phản ứng tối, xảy ra trong strôma. 1. Chuỗi phản ứng sáng (cần ánh sáng và nước)    Năng lượng ánh sáng làm một số điện tử của diệp lục bị bật ra khỏi quĩ đạo quen thuộc, để bắt đầu

Page 21 of 52

một chuỗi di chuyển qua một loạt chất truyền điện tử. Sự di chuyển đó sẽ tạo thế năng (cũng như một vật nặng được nâng cao sẽ đạt khả năng rơi xuống và tạo công). Một phần thế năng được dùng để tổng hợp các phân tử ATP.    Các điện tử bị bật ra khỏi diệp lục một cách liên tục, được lần lượt thay thế bằng các điện tử lấy từ nước đã bị ánh sáng “quang phân”.    2. Chuỗi phản ứng tối ( cần khí CO2)    Đó là các “phản ứng enzim” nhằm sử dụng năng lượngdo ATP cung cấp để tổng hợp glucô (hoặc tinh bột) từ CO2 lấy trong khí trời qua một chu trình gọi là “chu trình Canvin”.   

       D. Các yếu tố ảnh hưởng tới sự quang hợp 1. Ánh sáng    Cây xanh đặt ở chỗ tối trên 5 giờ, lá sẽ không bị nhuộm xanh bởi nước iôt, vì sự quang hợp ngừng lại do thiếu ánh sáng, chất diệp lục bị huỷ.    Cây xanh tiến hành quang hợp mạnh nhất lúc được chiếu các bức xạ đỏ (là những tia cây hút được nhiều nhất và giàu năng lượng nhất). Thường buổi sáng sớm và chiều, ánh sáng giàu tia đỏ hơn, còn buổi trưa tỉ lệ các bức xạ bước sóng ngắn (tia xanh tím) tăng hơn    2. Hàm lượng CO2 không khí    Cường độ quang hợp tăng khi hàm lượng CO2 trong không khí tăng.     

   

Page 22 of 52

3. Nhiệt độ    Nhiệt độ không khí tăng 10oC, phản ứng quang hợp (tính bằng mm3 CO2 hấp thụ) sẽ tăng gấp đôi.

Nhiệt độ thích hợp cho quang hợp là 25 – 30oC. Nếu nhiệt độ lên quá 46 – 50oC, quang hợp sẽ giảm rồi ngừng hẳn.    E. Kết quả của sự quang hợp    Ngoài sáng, nhờ quang hợp mà lượng chất hữu cơ được chế tạo trong lá cây xanh nhiều gấp 20 lần nhu cầu của cây trong thời gian đó.    Ngược lại, ban đêm, cũng như trong mùa đông giá rét, nhu cầu dinh dưỡng của cây vượt khả năng quang hợp. Vì vậy, cây phải dự trữ chất nuôi dưỡng để sống qua các thời kỳ quang hợp yếu. Chất dự trữ tích tụ trong lá, thân và nhất là rễ. Một phần glucô được tạo thành sẽ được chuyển ngay tới các bộ phận khác của cẩytong mạch rây. Còn phần lớn glucô tạo ra trong quang hợp không chuyển đi kịp, được chuyển hoá thành tinh bột và tạm dự trữ trong lá, sau đó biến đổi trở lại thành glucô để chuyển theo các mạch rây xuống thân và rễ, với vận tốc trung bình 100cm/h. Đến rễ, glucô lại được chuyển thành tinh bột để dự trữ.   Quang hợp không chỉ lợi cho cây mà còn nhờ quang hợp, lượng O2 và CO2 của trái đất cũng được ổn định.   Đường vận chuyển của nhựa thô (dịch vô cơ) và nhựa chế biến (dịch hữu cơ) được sơ đồ hoá ở hình dưới đây:  

    HOÁ TỔNG HỢP   Sinh giới được chia thành 2 nhóm lớn: - Nhóm sinh vật tự dưỡng, bao gồm các cây xanh lấy năng lượng từ ánh sáng mặt trời (quang hợp) nhờ chất diệp lục và các vi khuẩn lấy năng lượng từ các phản ứng hoá học (hoá tổng hợp) nhờ hệ enzim. - Nhóm sinh vật dị dưỡng, bao gồm các sinh vật còn lại trên trái đất. Ở đây ta sẽ tìm hiểu một vài dạng hoá tổng hợp phổ biến. 1. Vi khuẩn chuyển hoá các hợp chất nitơ    Đây là nhóm đông nhất, gồm 3 loại chủ yếu: - Các vi khuẩn phân giải chất mùn trong đất (xác thực vật, động vật và sản phẩm thải loại của chúng) thành amôniac. - Các vi khuẩn nitrit hoá, như vi khuẩn Nitrôzômônat, ôxi hoá amôniac thành axit nitrơ để lấy năng

Page 23 of 52

lượng:    2NH3 + 3O2 2HNO2 + 2H2O + 158kcal    Axit nitrơ gặp các bazơ trong đất sẽ cho các muối nitrit - Các vi khuẩn nitrat hoá, như Nitrôbacte, ôxi hoá nitrit thành các muối nitrat hoà tan, là dạng thực vật có thể hấp thụ được    NaNO2 + ½O2 NaNO3 + 38 kcal    Nhờ hoạt động nối tiếp của 3 loại vi khuẩn này, các hợp chất nitơ phức tạp trong đất đã biến đổi thành các muối nitrat hoà tan mà rễ cây có thể hấp thụ được để chế tạo các axit amin. Độ phì nhiêu của đất tăng một phần nhờ hoạt động của nhóm vi khuẩn này.    2. Vi khuẩn chuyển hoá các hợp chất chứa sắt: Vi khuẩn sắt    Vi khuẩn sắt lấy năng lượng từ phản ứng ôxi hoá sắt hoá trị 2 thành sắt hoá trị 3.    3. Vi khuẩn chuyển hoá các hợp chất lưu huỳnh: Vi khuẩn lưu huỳnh    Vi khuẩn lưu huỳnh ôxi hoá sunfua hiđrô thành axit sunfuric, rồi thành các muối sunfat.    2H2S + O2 2H2O + 2S + 115 kcal

   2S + 2H2O + 3O2 2H2SO4 Hô hấp ở cây xanh Sự lên men ở vi sinh vật yếm khí HÔ HẤP Ở CÂY XANH   Sự trao đổi khí ở cây xanh (cũng như ở động vật) là kết quả của các quá trình chuyển hoá, thu O2 và thải CO2, xảy ra trong các tế bào, gọi chung là hô hấp trong hay hô hấp nội bào. 1. Cơ chế hô hấp    Hô hấp nội bào là một chuỗi phản ứng phức tạp thực hiện được nhờ vai trò xúc tác của một loại enzim gọi là enzim hô hấp.    Các chất hữu cơ tham gia các phản ứng hô hấp, chủ yếu là glucô, sẽ mất đi nhiều phân tử CO2 (về sau bị thải ra khỏi cơ thể) và nhiều nguyên tử hiđrô. Thực chất của các phản ứng hô hấplà việc chuyển các nguyên tử hiđrô ấy từ những phân tử gọi là chất cho hiđrô sang những phân tử gọi là chất nhận hiđrô. Sau một chuỗi dài phản ứng cho và nhận hiđrô, nguyên tử H sẽ được chuyển dưới dạng ion đến chất nhận H cuối cùng là O2 trong phản ứng sinh ra nước.    2. Tương quan giữa hô hấp và quang hợp -   Chuỗi phản ứng phức tạp của quang hợp có thể tóm tắt trong phản ứng tổng quát:    6CO2 + 6H2O + 674kcal → C6H12O6 + 6O2 -   Chuỗi phản ứng phức tạp của hô hấp có thể tóm tắt trong phản ứng:     C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 674kcal    Như vậy, quá trình hô hấp và quá trình quang hợp là 2 quá trình ngược chiều nhau. Điểm khác nhau nữa là quang hợp thì thu được 674kcal quang năng, còn hô hấp thì trả lại 674kcal (trên thực tế chỉ trả lại khoảng 365 kcal) hoá năng dưới dạng ATP để dùng cho các hoạt động sống khác    Một phần hoá năng toả ra ngoài dưới dạng nhiệt năng. Sự toả nhiệt dễ nhận thấy ở các hạt đang nảy mầm (nóng hơn xung quanh vài độ).    Tóm lại, hô hấp đã chuyển hoá quang năng do cây xanh tích luỹ dưới dạng hoá năng trong gluxit thành một dạng hoá năng dễ sử dụng hơn và phổ cập trong toàn sinh giới, là ATP. SỰ LÊN MEN Ở VI SINH VẬT YẾM KHÍ      Trong quá trình hô hấp của cây xanh, nguyên liệu là glucô và cần có O2  mới chuyển hoá được để sinh năng lượng cần cho sự sống (hiếu khí).    Trong quá trình lên men của một số vi sinh vật, nguyên liệu cũng là glucô, nhưng không cần O2 vẫn chuyển hoá được để sinh năng lượng (yếm khí hay kị khí). Ta thường chia chúng làm 3 nhóm: vi sinh vật lên men thối, vi sinh vật lên men rượu và vi sinh vật lên men lactic (hay lên men chua).

Page 24 of 52

Dưới đây, ta chỉ xét quá trình lên men rượu và lên men lactic. 1. Quá trình lên men rượu    Có một nhóm vi sinh vật gây sự lên men rượu từ đường.    Khi có đủ ôxi, vi sinh vật ôxi hoá glucô thành CO2 và H2O như trong hô hấp, nhờ đó, thu được nhiều năng lượng để đẩy mạnh sự tổng hợp chất sống.    Trái lại, khi thiếu ôxi (trong môi trường yếm khí) vi sinh vật chỉ chuyển hoá đường thành rượu êtylic và CO2 theo phương trình tổng quát:    C6H12O6 2CO2 + 2C2H5OH + 25kcal                                        (rượu)    Năng lượng thu được chỉ bằng 1/20 so với ôxi hoá đường. Từ lâu loài người đã biết lợi dụng khả năng này của vi sinh vật để lên men rượu để ủ rượu từ nhiều dịch ngọt của trái cây.    2. Quá trình lên men lactic    Một nhóm vi sinh vật khác có thể chuyển hoá glucô thành 2 phân tử axit lactic trong điều kiện yếm khí và giải phóng 38kcal. Loài người đã sử dụng nhóm vi sinh vật này để làm dưa chua. Đặc điểm của sinh vật dị dưỡng Phân loại sinh vật dị dưỡng ĐẶC ĐIỂM CỦA SINH VẬT DỊ DƯỠNG      Trái với sinh vật tự dưỡng, sinh vật dị dưỡng không có khả năng tự chế tạo chất hữu cơ cần thiết cho cơ thể từ các chất đơn giản hơn. Do đó, sinh vật dị dưỡng phải lấy vào cơ thể mình các chất hữu cơ do sinh vật tự dưỡng chế tạo, dưới dạng “thức ăn”.    Tất cả động vật, nấm và phần lớn vi khuẩn đều thuộc nhóm dị dưỡng. PHÂN LOẠI SINH VẬT DỊ DƯỠNG      Tuỳ theo nguồn gốc và dạng thức ăn lấy vào, hoặc mối quan hệ giữa các sinh vật có thể chia nhóm sinh vật dị dưỡng ra nhiều nhóm nhỏ.   1. Theo dạng thức ăn a. Sinh vật dị dưỡng toàn phần    Thức ăn của nhóm này là sinh vật hoặc một phần cơ thể sinh vật chưa phân huỷ. Thức ăn được enzim biến đổi từ dạng đặc trưng của “con mồi”, sang dạng đặc trưng của sinh vật dị dưỡng, nhờ tiêu hoá. Thức ăn đã tiêu hoá được hấp thụ rồi vận chuyển đi khắp nơi trong cơ thể, nhờ tuần hoàn. Trong từng tế bào, thức ăn được enzim chuyển hoá để giải phóng năng lượng (hô hấp nội bào), nhằm tổng hợp chất sống mới hoặc tạo công. Phần cặn bã được thải ra nhờ bài tiết. Các sản phẩm chuyển hoá như O2 và CO2 được trao đổi qua mang (sinh vật ở nước) hoặc khí quản và phổi (sinh vật ở cạn). Trong nhóm sinh vật dị dưỡng toàn phần lại có thể phân thành 3 loại: - Các sinh vật ăn trực tiếp thực vật (còn gọi là sinh vật tiêu thụ cấp 1). Ví dụ, trâu, bò ăn cỏ; cá rô phi ăn tảo... - Các sinh vật ăn gián tiếp thực vật,bằng cách sử dụng “động vật ăn thực vật” (sinh vật tiêu thụ cấp 2). Ví dụ, các loài ăn thịt như hổ, báo ăn thịt hươu, nai... - Các sinh vật ăn tạp, ăn cả động vật lẫn thực vật. Ví dụ, người...    b. Sinh vật dị dưỡng hoại sinh    Trái với nhóm dị dưỡng toàn phần, nhóm này chỉ hấp thụ trực tiếp qua màng tế bào thức ăn hữu cơ đã thối rữa. Trong nhóm hoại sinh, có nấm mốc va` đa số vi khuẩn. Chúng sống trên những xác động vật hay thực vật (hoặc trên những sản phẩm do động vật hay thực vật tạo nên) đang thối rữa.    2. Theo quan hệ giữa các sinh vật a. Nhóm cộng sinh - Cộng sinh qua hợp tác.   Nếu 2 loài hợp tác với nhau để kiếm ăn va` đều có lợi nhờ sự hợp tác, thì đó là sự cộng sinh.   Một ví dụ cộng sinh tiêu biểu là sự hợp tác giữa vi khuẩn Rhizôbium và tế bào rễ của các cây họ 

Page 25 of 52

đậu. Rễ cây họ đậu được vi khuẩn xâm nhập, kích thích sẽ hình thành những nốt rễ có khả năng cố định các phân tử nitơ trong không khí để tổng hợp các hợp chất có nitơ.   Trong trồng trọt, trên các thửa đất đã trồng cây khác làm nghèo nitơ, người ta thường trồng cây họ đậu. Đất trồng cây họ đậu sẽ trở lại phì nhiêu, vì mỗi năm trên 1ha đất có trồng cây họ đậu, những nốt rễ có thể cố định tới 150kg nitơ, trong khi các loài vi khuẩn đất khác chỉ cố định được 18kg. Sự cộng sinh giữa vi khuẩn lam trong lá bèo hoa dâu cũng có ý nghĩa tương tự nên người ta đã gây bèo hoa dâu để bón cho lúa. Một ví dụ khác là mối và các loài trùng roi sống trong ruột mối. Mối ăn gỗ, nhưng thực ra không có men để tiêu hoá xenlulô của gỗ. Trùng roi thì có men để chuyển hoá được xenlulô thành đường.  Một phần đường dùng cho trùng roi, phần thừa dùng cho mối. Mối không thể sống nếu thiếu trùng roi. Mối mới sinh chưa có trùng roi trong bụng nên phải liếm hậu môn đồng bọn để tự cung cấp trùng roi cho mình. Mối lột xác, ống tiêu hoá cũng đổi mới, nên cũng phải “cấy” trùng roi như vậy. Ngược lại, trùng roi cần sống nhờ trong ruột mối mới có đủ xenlulô để tiêu hoá. - Hội sinh   Đó là kiểu chung sống giữa 2 loài, trong đó 1 loài có lợi, còn loài kia không có lợi nhưng cũng không bị thiệt thòi gì. Ví dụ, một số giun dẹp sống trong mang của sam và sử dụng thức ăn thừa của sam.   Ngoài ra, còn có 1 dạng hội sinh không bắt buộc. Ví dụ, nhiều loài cua mang hải quì Actinic trên mai. Hải quì ăn thức ăn thừa của cua và ngụy trang cho cua hoặc dùng thích ti của mình để bảo vệ cua. Tuy nhiên, hải quì và cua đều có thể sống độc lập.    b. Nhóm hoại sinh    Nấm men là ví dụ về hoại sinh. Chúng phân huỷ đường để lấy năng lượng cần cho hoạt động sống.    Khi có mặt O2, nấm men ôxi hoá glucô thành H2O và CO2.    C6H12O6 + 6O2 6H2O + 6CO2 + 674kcal    Khi thiếu O2, nấm men gây hiện tượng lên men rượu và biến glucô thành CO2 và rượu êtylic.    Khi đường phân theo cách lên men rượu, nấm men thu được ít năng lượng hơn khi đường phân có O2. Do đó, nếu có đủ O2, các tập đoàn nấm men mới phát triển mạnh. Ngược lại, nấm men phát triển kém khi thiếu O2. Tuy nhiên nấm men lại được dùng để sản xuất rượu vì đó là phương pháp duy nhất để làm ra rượu.  Nấm men có sức chịu đựng tác động của rượu được làm ra, cho tới lúc rượu đạt nồng độ ngưỡng 12o thì nấm men mới bị ức chế. Để sản xuất rượu có nồng độ cao hơn, phải chưng cất thêm.    Khi trộn nấm men vào bột, bột sẽ lên men, vài loại đường trong đó sẽ chuyển thành rượu và CO2. Phần lớn rượu bay hơi ngay trong quá trình làm bánh, còn CO2 được giữ lại dưới dạng bọt, nên bột nở phồng lên, làm cho bánh trở nên xốp và dễ tiêu. Ngoài đường, một số sinh vật hoại sinh còn cần vài hợp chất khác làm nguồn cung cấp năng lượng. Ví dụ, nấm mốc Neurospora, ngoài đường và các muối vô cơ còn cần thêm một chất sinh năng lượng gọi là biôtin.    Trong nhóm hoại sinh còn có các sinh vật như nấm rơm, mọc trên rơm rạ, mộc nhĩ mọc trên gỗ, cũng đều ăn các chất của thực vật đã thối rữa.    c. Nhóm kí sinh    Nhiều sinh vật không thể tự kiếm được thức ăn mà phải lấy các thức ăn đã có sẵn của các sinh vật khác (vật chủ). Đối với động vật, có loại kí sinh ngoài (như chấy, rận hút máu), có loại kí sinh trong (như giun, sán hút thức ăn đã tiêu hoá trong ruột).    Ngoài ra còn có loại kí sinh đơn bào, đa số là mầm gây bệnh (như bào tử trùng gây bệnh sốt rét, xoắn trùng gây bệnh ngủ). Một sinh vật có thể kí sinh ở nhiều vật chủ. Ví dụ, trùng sốt rét kí sinh ở người và muỗi, trùng bênh ngủ kí sinh ở ruồi txê và người.    Cũng có thực vật kí sinh, đó là cây tầm gửi, vốn có chất diệp lục trong lá để quang hợp và tự tạo lấy thức ăn, nhưng vẫn mọc rễ sâu vào trong thân cây chủ để hút thêm nhựa cây sẵn có. Khái niệm về tuổi thọ của sinh vật Sự sinh trưởng ở sinh vật Sự phát triển ở sinh vật KHÁI NIỆM VỀ TUỔI THỌ SINH VẬT

Page 26 of 52

     Đời sống hay tuổi thọ của một sinh vật được tính theo thời gian từ lúc sinh ra cho đến lúc chết.    Đối với sinh vật đa bào sinh sản hữu tính, thời điểm sinh ra của cá thể bắt đầu từ lúc hợp tử được hình thành. Ví dụ, cây lúa ra đời không phải từ lúc hạt lúa nảy mầm, mà từ lúc noãn cầu của nhụy được thụ tinh tạo thành hợp tử. Gà ra đời không phải lúc gà con nở từ trứng, mà ngay từ lúc phôi mới được hình thành ở trong trứng gà.    Đối với các sinh vật đơn bào không sinh sản hữu tính, thời điểm sinh ra là lúc có sự phân đôi chất di truyền trong nhân, để chia đều cho 2 cơ thể con, khi phân bào.    Như vậy về thực chất, thời điểm sinh ra là lúc bắt đầu đổi mới chất di truyền trong nhân.    Đối với thời điểm chết (kết thúc đời sống) của một cá thể cũng khó xác định như thời điểm sinh. Ví dụ, hạt lúa phơi thật khô, đặt trong chân không, sau nhiều năm vẫn chưa chết, vì nếu lại để hạt ở nơi ẩm và ấm, hạt vẫn nảy mầm. Trùng bánh xe (Rôtatôria), gặp môi trường khô có thể ngừng hoạt động một thời gian dài, nhưng nếu lại gặp môi trường ẩm, thì hồi sinh ngay. Đối với sinh vật đa bào, cần lưu ý thêm là nhiều khi một tổng thể của cơ thể chết rồi, nhưng một số tế bào vẫn có thể sống tiếp một thời gian ngắn nữa.    Khả năng sống của tế bào đã được tận dụng trong kĩ thuật nuôi cấy mô đã tách rời khỏi cơ thể trong các môi trường nhân tạo. Ví dụ, có thể lấy tinh trùng của lợn, bò cho vào chất nuôi dưỡng và giữ ở nhiệt độ thấp một thời gian dài hàng năm, để dùng khi cần đến.    Như vậy, cơ thể chết khi đã ngừng mọi hoạt động và chất sống bị huỷ hoại.    Đời sống của 1 sinh vật gồm 3 giai đoạn nối tiếp nhau theo 1 chiều hướng bắt buộc: lớn lên, trưởng thành, già cỗi và có 1 thời hạn xác định đối với từng loài. Ví dụ, cây Sêquôia ở Mỹ sống tới 3000năm; vườn thú ở Luân Đôn có con rùa, bắt trên đảo Egômôn ở Ấn độ dương đã sống 350 năm.    Tuổi thọ của động vật không lệ thuộc vào mức độ tiến hoá của nó mà vào tính di truyền của loài. Nhiều sinh vật thuộc những nhóm rất xa nhau nhưng vẫn có tuổi thọ ngang nhau. Ví dụ, giun đất và cáo đều có tuổi thọ 10 – 12 năm; cua bể và mèo rừng: 20 năm; quạ và voi Châu Á: 70 năm. Vì vậy trong trồng trọt người ta có thể lai tạo hoặc gây đột biến trong chất di truyền để được giống lúa dài ngày hoặc ngắn ngày.    Một số điều kiện sống như nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, độ chua... cũng có ảnh hưởng đến tuổi thọ. Ví dụ, vòng đời của sâu, bướm ở các nước ôn đới là khoảng 80 ngày, nhưng ở các nước nhiệt đới như Việt Nam thì chỉ khoảng 30 – 32 ngày.    SỰ SINH TRƯỞNG Ở SINH VẬT   1.  Khái niệm về sinh trưởng    Sinh trưởng là sự tăng kích thước và khối lượng của sinh vật đang ở giai đoạn lớn lên. Ví dụ, hạt lúa chỉ dài vài milimet, khi mọc thành cây lúa có thể cao hơn 1m; lợn con chỉ nặng vài kilôgam, lúc xuất chuồng, có thể nặng trên 1 tạ.    Trong 2 chỉ tiêu, tăng kích thước và tăng khối lượng, thì chỉ tiêu tăng kích thước đáng tin cậy hơn, vì khối lượng sinh vật có thể tạm thời biến động, tuỳ theo chế độ dinh dưỡng. Ví dụ, cá đang tuổi lớn, khi ăn đói vẫn tiếp tục dài thêm, nhưng có thể sút cân; ngược lại, động vật chăn nuôi có thể được “vỗ béo” nhanh, trong khi cơ thể không dài thêm mấy.    2. Đặc điểm của sự sinh trưởng    Quá trình sinh trưởng của sinh vật có thể nhanh hoặc chậm tuỳ theo từng thời kỳ. Ví dụ, tằm râu lớn nhanh nhất ở thời kỳ “ăn rỗi”; cây mầm trong hạt hầu như không lớn trong suốt thời gian hạt chưa nảy mầm, nhưng khi hạt đã nảy mầm thì sẽ lớn nhanh.    Mỗi loài sinh vật chỉ sinh trưởng tới một giới hạn xác định rồi ngừng lớn hay chết. Ví dụ, sinh vật đơn bào chỉ dài vài micrômet; cá voi xanh khi đã dài 33m, nặng 150 tấn, thì cũng ngừng lớn thêm.    Sự sinh trưởng càng gần đến lúc đạt mức tối đa thì tốc độ lớn càng chậm lại. Do đó, khi khai thác cây trồng và vật nuôi, con người thường không chờ đến lúc chúng ngừng sinh trưởng, mà thu hoạch ngay sau khi chúng đạt mức sinh trưởng cao nhất.    3. Cơ chế sinh trưởng    Sinh vật đơn bào lớn lên nhờ lấy thức ăn để tổng hợp thêm chất sống. Sinh vật đa bào lớn lên nhờ 3 cơ chế khác nhau: sự phân bào, sự phân hoá tế bào và sự phân bố tế bào.

Page 27 of 52

a. Sự phân bào    Ở động vật bậc cao, ngay sau khi thụ tinh, hợp tử phân bào liên tiếp (khoảng 10 giờ một lần). Số lượng tế bào tăng dần nhưng không tách rời nhau nên cơ thể lớn thành một khối duy nhất. Sự phân bào cứ thế tiếp diễn suốt đời sống cá thể. Lúc sinh vật chưa ngừng lớn thì sự phân bào làm tăng kích thước và khối lượng cơ thể; lúc sinh vật đã ngừng lớn thì sự phân bào có vai trò thay thế các tế bào già và chết. b. Sự phân hoá tế bào    Nếu trong sinh trưởng, chỉ có sự phân bào, thì mọi tế bào của cơ thể sẽ hoàn toàn giống hợp tử và giống nhau. Mỗi sinh vật đa bào sẽ trở thành một tập đoàn gồm nhiều sinh vật đơn bào sống cạnh tranh nhau nhưng độc lập với nhau. Thực ra, trong quá trình phân bào, để tạo nên một cơ thể đa bào, đã có sự phân hoá các tế bào theo vị trí và chức năng của chúng trong cơ thể. Ví dụ, ngay trong cây mầm, đã có sự phân hoá thành rễ, thân, lá, với những chức năng khác nhau; động vật có xương sống có da, thịt, máu, xương, hệ tiêu hoá, hệ bài tiết... Một số tế bào phân hoá đến mức mất cả một số đặc điểm của tế bào (hồng cầu mất nhân; tế bào cơ, tế bào thần kinh mất khả năng phân bào).    Tóm lại, sinh trưởng là một quá trình kép, gồm sự phân bào làm tăng khối lượng cơ thể và sự phân hoá tế bào để thực hiện sự phân công chức năng trong cơ thể. c. Sự phân bố tế bào    Cơ thể lớn lên không như một tập đoàn tế bào phân hoá theo nhiều kiểu, nhiều dạng, mà theo một sơ đồ phân bố tế bào xác định đối với mỗi loài, theo một mô hình kiến trúc đặc trưng cho loài. Ví dụ, ở động vật chân khớp, bộ xương nằm ngoài (vỏ); ở động vật có xương sống, bộ xương nằm trong; ở thực vật có hoa đều có mạch gỗ và mạch rây, nhưng tuỳ loại mà cách phân bố có thể khác nhau.  

    SỰ PHÁT TRIỂN Ở SINH VẬT   1. Khái niệm về phát triển    Sự sinh trưởng làm tăng khối lượng cơ thể và làm biến đổi sơ bộ hình thái của sinh vật, còn sự phát triển làm biến đổi không những hình thái mà cả chức năng sinh lý theo từng giai đoạn của cuộc đời sinh vật. Ví dụ, ở thực vật có hoa có thể phân biệt các giai đoạn phôi trong hạt, cây con sau khi hạt nảy mầm, cây trưởng thành và đâm hoa kết trái; ở tằm dâu, có thể phân biệt các giai đoạn trứng, ấu trùng, sau đó thành nhộng và cuối cùng là bướm.    2. Quan hệ giữa sinh trưởng và phát triển    Sinh trưởng và phát triển liên quan mật thiết với nhau, nhiều khi khó phân biệt. Sinh trưởng là điều kiện của phát triển và phát triển lại làm thay đổi sự sinh trưởng. Ví dụ, động vật phải lớn tới một tầm vóc xác định mới chuyển sang trạng thái sinh sản; thực vật cũng cần lớn tới một chiều cao đặc trưng cho loài mới ra hoa kết quả. Ở giai đoạn phát dục, cơ thể sinh vật thường lớn nhanh; đến giai đoạn trưởng thành thì ngừng sinh trưởng và đến giai đoạn ngừng sinh sản thì cơ thể bắt đầu suy thoái.    Tóm lại, sinh trưởng và phát triển là 2 quá trình bổ xung cho nhau để sinh vật có thể lớn lên và trưởng thành. Sự xen kẽ giai đoạn trong sinh trưởng và phát triển

Page 28 of 52

Sự tương quan giữa 2 giai đoạn Sự sinh trưởng và phát triển của thực vật bậc cao (cây có hoa) SỰ XEN KẼ GIAI ĐOẠN TRONG SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN      Đời sống của mỗi cơ thể thực vật thực ra là sự nối tiếp của 2 giai đoạn là giai đoạn thể giao tử và giai đoạn thể bào tử. Hai giai đoạn này khác nhau chủ yếu về số nhiễm sắc thể trong tế bào và về dạng phân bào để sinh ra cây con.   1. Giai đoạn thể giao tử    Thể giao tử phát sinh từ bào tử đơn bội. Thể giao tử lớn lên nhờ những lần nguyên phân liên tiếp, nên cơ thể chỉ gồm các tế bào đơn bội. Khi thể giao tử trưởng thành, trong cơ quan sinh sản, có những tế bào phát triển thành giao tử cái (noãn cầu) đơn bội và những tế bào khác phát triển thành giao tử đực (tinh trùng) đơn bội. Sự kết hợp giữa giao tử cái và giao tử đực (thụ tinh) tạo nên hợp tử lưỡng bội.    2. Giai đoạn thể bào tử    Thể bào tử phát sinh từ hợp tử lưỡng bội. Thể bào tử cũng lớn lên nhờ những lần nguyên phân liên tiếp nên cơ thể chỉ gồm tế bào lưỡng bội. Khi thể bào tử trưởng thành, trong cơ quan sinh sản, sẽ có những tế bào lưỡng bội chuyển sang giảm phân, mỗi tế bào sinh ra 4 bào tử đơn bội. Sự xen kẽ giai đoạn ở thực vật được sơ đồ hoá ở hình dưới đây:     

       Như vậy, bào tử đơn bội phát triển thành thể giao tử đơn bội, thể giao tử sinh ra giao tử đực và giao tử cái; sự thụ tinh tạo thành hợp tử. Hợp tử lưỡng bội phát triển thành thể bào tử lưỡng bội; thể bào tử giảm phân để sinh ra bào tử đơn bội. Vòng đời cứ thế tiếp diễn với 2 mốc chính là sự phân bào giảm nhiễm (để sinh bào tử và chuyển từ thế hệ lưỡng bội sang thế hệ đơn bội) và sự thụ tinh (để kết hợp 2 giao tử và chuyển từ thế hệ đơn bội sang thế hệ lưỡng bội). SỰ TƯƠNG QUAN GIỮA HAI GIAI ĐOẠN      Tuỳ loại thực vật, mà tỉ lệ thời gian và tầm quan trọng của 2 giai đoạn nói trên có thể thay đổi. Trong quá trình tiến hoá đã xuất hiện các dạng thực vật có giai đoạn thể giao tử chiếm ưu thế (rêu), về sau chúng nhường chỗ dần cho các dạng thực vật có giai đoạn thể bào tử chiếm ưu thế (cây có hoa).   1. Chu trình phát triển của rêu    Cây rêu màu lục ta thường thấy là giao tử thể đơn bội, có thân ở giữa, lá xanh chứa diệp lục ở xung quanh và “rễ giả” mọc sâu vào trong đất. Rễ hút nước và, muối khoáng từ đất, còn lá thì quang hợp để tạo ra chất sống, nên thể giao tử là dạng sống độc lập. Lúc rêu trưởng thành, cơ quan sinh sản đực (túi tinh) tạo nhiều tinh trùng nhỏ có 2 roi; cơ quan sinh sản cái (túi noãn) chứa một noãn cầu. Noãn

Page 29 of 52

cầu được thụ tinh thành hợp tử. Hợp tử phát triển thành thể bào tử. Thể bào tử chỉ là một thân nhỏ, màu nâu, không lá, kí sinh trên thể giao tử bằng cách mọc “chân” vào mô thể giao tử để hút chất dinh dưỡng. Thể bào tử có một túi nhỏ ở đỉnh, trong đó mỗi tế bào mẹ lưỡng bội giảm phân để cho 4 bào tử đơn bội. Bào tử rơi xuống đất lại tạo thành thể giao tử đơn bội mới. Như vậy ở rêu, dạng sinh trưởng và phát triển mạnh là thể giao tử đơn bội.  

    2. Chu trình phát triển của cây có hoa    Ngược với rêu, cây có hoa là thể bào tử lưỡng bội, có đủ thân, lá, rễ và sống độc lập. Thể bào tử sinh trưởng và phát triển mạnh, có khi cao hàng trăm mét. Trái lại, thể giao tử chỉ xuất hiện một thời gian ngắn vào lúc cây ra hoa: Nhờ giảm phân, ở hoa sinh ra 2 loại bào tử đơn bội: bào tử nhỏ phát triển thành thể giao tử đực, gọi là phấn, chứa nhân sinh sản đực và bào tử lớn phát triển thành thể giao tử cái, chứa noãn cầu. Sự thụ tinh lại tái tạo thể bào tử lưỡng bội, tức là dạng cây quen thuộc.    Như vậy, ở cây có hoa, dạng sinh trưởng và phát triển mạnh là thể bào tử lưỡng bội. SỰ SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA THỰC VẬT BẬC CAO (cây có hoa)      Trong giới thực vật, cây có hoa là nhóm thực vật chiếm ưu thế, gồm hơn 250000 loài.    Đời sống của cây có hoa bắt đầu từ lúc trứng được thụ tinh thành hợp tử, nhưng thường vẫn được coi như từ lúc hạt nảy mầm.   1. Sự nảy mầm của hạt    Sự nảy mầm của hạt là quá trình chuyển biến của hạt từ dạng sống tiềm sinh sang dạng sống hoạt động. Nhờ hạt nảy mầm nên cây mầm tiếp tục phát triển được thành cây con. a. Hình thái của sự nảy mầm - Sự nảy mầm của hạt đậu (đậu đen, đậu xanh...)   Khi đặt hạt đậu ở chỗ ẩm ướt, nước thấm vào hạt làm các lá mầm và thân mầm nở phồng lên và làm rách vỏ hạt. Rễ mầm mọc dài ra, chui sâu vào đất nhờ tính địa hướng động dương. Cả hạt được nâng lên khỏi mặt đất vì phần thân mầm nằm dưới các lá mầm cũng dài thêm dần. Kiểu nảy mầm này gọi là nảy mầm nâng cao hạt.  

Page 30 of 52

   - Sự nảy mầm của hạt thóc   Hạt vẫn nằm ở dưới đất vì phần thân mầm ở phía dưới các lá mầm không dài thêm. Thân cây con phát triển nhờ chồi mầm đã mọc dài thêm theo hướng vươn cao (địa hướng động âm).  

     Như vậy, trong hiện tượng nảy mầm của hạt, bao giờ cũng có sự trương hạt, rách vỏ, mọc dài rễ mầm, thân mầm và chồi mầm. Rễ mầm về sau có thể thoái hoá (cây dưa bở) hoặc thui chột rất sớm (cây lúa mì) va` được thay thế bằng hệ rễ mới, phát triển từ gốc của thân. b. Sinh lí sự nảy mầm của hạt    Hạt ở trạng thái tiềm sinh vốn chứa rất ít enzim. Khi hạt nảy mầm, lượng enzim tăng dần và bắt đầu hoạt động mạnh. Ví dụ, các enzim amilaza và mantaza biến tinh bột thành glucô; xenlulaza biến xenlulô thành lactô; prôtêaza biến prôtêin thành các axit amin; lipaza biến lipit thành glixêrin và axit béo (về sau có thể thành đường nhờ ôxi hoá).    Các chất dự trữ trong hạt được enzim phân giải thành nguyên liệu để tổng hợp những chất dinh dưỡng hoà tan đặc trưng, về sau được đưa tới các vùng đang phát triển mạnh của cây mầm để xây dựng mô mới. Chất dự trữ càng nhiều, cây mầm càng mọc khoẻ, nên trong trồng trọt ta vẫn hay chọn hạt chắc và mẩy để gieo trồng.    2. Sự sinh trưởng của cây con    Các tế bào của cây con, nhất là các tế bào ở các điểm sinh trưởng sẽ tích cực phân bào để cây tăng dần khối lượng và kích thước. Cây lớn thêm nhờ tăng chiều cao va` độ dày cũng như nhờ mọc thêm cành và rễ.

Page 31 of 52

 

      Cây đạt tới một kích thước xác định thì sẽ ra hoa rồi kết quả. Tuỳ theo loài cây và khí hậu (ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm) cây có thể chỉ ra hoa một lần rồi chết (lúa, ngô...) hoặc ra hoa nhiều lần (cam, mít...).    Kích thước lớn tối đa của cây la` đặc trưng cho từng loài. Ví dụ, bèo tấm chỉ có đường kính vài milimet, còn cây chò chỉ ở rừng Cúc Phương có đường kính tới vài mét.    Tuy nhiên, ở một số cây lâu năm, hiện tượng ngừng lớn không rõ rệt.    Đối với cây gỗ, các lớp gỗ hình thành ở thân có hình dạng và màu sắc khác nhau, mỗi năm tạo thành một vòng sinh trưởng. Nhờ đó mà ta tính được tuổi (hằng năm) của cây nhờ nhìn số vòng trên thân cây cắt ngang.    3.  Sự phát triển của cây    Như trên đã nói, 2 giai đoạn phát triển trong đời sống của cây là giai đoạn giao tử thể và giai đoạn bào tử thể. Riêng trong giai đoạn bào tử thể của cây có hoa, có thể phân biệt 3 thời kỳ: - Thời kỳ tiềm sinh của cây mầm trong hạt - Thời kỳ sinh trưởng mạnh, từ lúc hạt nảy mầm đến lúc cây ra hoa. - Thời kỳ cây ra hoa kết quả.   Sau thời kỳ này, đối với cây hằng năm, là thời kỳ cây già rồi tàn lụi. Còn cây lâu năm thì sau khi đã đạt đến tuổi sinh sản vẫn tiếp tục tăng trưởng về khối lượng và kích thước, đồng thời ra hoa kết quả nhiều lần cho đến lúc chết. Sự sinh trưởng Sự phát triển SỰ SINH TRƯỞNG      Ta đã biết trứng được thụ tinh sẽ thành hợp tử. Hợp tử lúc đầu chỉ nhỏ bằng trứng và về thực chất mới là một tế bào đơn độc. Sau đó hợp tử bắt đầu phân chia liên tiếp nhiều lần, số tế bào tăng dần, làm cho kích thước và khối lượng cơ thể con cũng tăng dần.    Sự sinh trưởng ở động vật có 2 đặc điểm: -   Tốc độ sinh trưởng của cơ thể không đều, lúc chậm, lúc nhanh, có lúc rất nhanh. Ví dụ, tằm lớn nhanh nhất ở tuổi “ăn rỗi”; ở người, sự tăng trưởng về chiều dài nhanh nhất lúc thai đạt 4 tháng tuổi

Page 32 of 52

và lúc dậy thì, ở lứa tuổi 12 (nữ) và 14 (nam). -  Tốc độ sinh trưởng của các bộ phận, các cơ quan, các mô khác nhau trong cơ thể cũng không giống nhau. Ví dụ, ở người, thân và các chi sinh trưởng nhanh hơn đầu; đầu của người ở giai đoạn bào thai lúc 2 – 3 tháng dài bằng ½ cơ thể, đến 5 tháng thì bằng 1/3, đến khi sinh ra bằng ¼ và 16 tuổi – 18 tuổi thì chỉ còn bằng 1/7 hay 1/8 cơ thể.    Nói chung, ở động vật không có giai đoạn ngừng hẳn sinh trưởng một thời gian dài (tiềm sinh) như ở thực vật trong giai đoạn hạt. Tuy nhiên, nếu gặp điều kiện môi trường bất lợi, một số động vật cũng có thể tạm ngừng lớn. Ví dụ, các hiện tượng đình dục ở sâu bọ. Ngoài ra, hiện tượng ngủ đông cũng là một dạng tạm ngừng sinh hoạt, có khi ngừng lớn.    Sự ngừng sinh trưởng của các bộ phận trong cơ thể cũng có mức độ khác nhau và vào những thời kỳ khác nhau. Ví dụ, não và tuỷ sống tăng trưởng nhanh lúc động vật còn bé, đến một lúc nào đó (ở người là lúc 10 tuổi) thì hầu như ngừng lớn thêm vì đã gần đạt được giới hạn lớn tối đa; trái lại, cơ quan sinh sản lúc đầu lớn rất chậm, đến 12 – 16 tuổi mới bắt đầu lớn nhanh va` đến 18 – 20 tuổi thì ngừng lớn.  

      Khi đến tuổi trưởng thành, mỗi loại động vật có một kích thước (độ lớn) giới hạn. Sự ngừng sinh trưởng trước hết lệ thuộc vào tính di truyền, nên thay đổi tuỳ loài. Ví dụ, thạch sùng dài khoảng 10cm; trăn dài tới 10m; cú lùn ăn đêm cánh dang rộng chỉ được 30 – 35cm; còn hạc Mãn Châu cao tới 1,5m cánh dang rộng 2,5m.    Mức độ lớn tối đa của động vật là một chỉ tiêu quan trọng trong chăn nuôi để quyết định “cỡ xuất chuồng”. Ví dụ, gà Ri nuôi đến 1,5kg thì nên làm thịt, vì có tiếp tục nuôi cũng không lớn thêm được nhiều, còn gà Rốt có thể nuôi tới 3 – 4kg; lợn ỉ nên xuất chuồng lúc 40kg, lợn Đại Bạch, Lanđrat có thể chờ đến lúc 400 – 450kg.    SỰ PHÁT TRIỂN      Trong đời sống của mỗi loài động vật có thể phân biệt nhiều giai đoạn phát triển. Mỗi giai đoạn phát triển đều có những đặc điểm về hình thái, sinh lí đặc trưng. Việc phân chia các giai đoạn phát triển ở động vật có thể căn cứ theo các tiêu chuẩn sau:   1. Theo sự sinh trưởng của cá thể con    Ví dụ, đối với các loài đẻ trứng như rùa, rắn, gà, vịt, có các giai đoạn: phôi phát triển trong trứng trước lúc đẻ, phôi tiếp tục phát triển trong trứng sau khi đẻ và giai đoạn từ sau khi trứng nở thành con. Riêng đối với chim, có thêm giai đoạn chăm sóc con trong tổ, tới lúc biết bay, và các loài thú có thêm giai đoạn được mẹ nuôi bằng sữa.    2. Theo hình thái cơ thể    Một số loài động vật, trong đời sống có những biến đổi hình thái rất rõ rệt và tiêu biểu gọi là các

Page 33 of 52

biến thái. Điển hình nhất là các loài chân đốt và ếch nhái.    Ví dụ, ở tằm, dựa vào hình thái, ta phân biệt được 4 giai đoạn phát triển: trứng, tằm (sâu), nhộng (nằm trong kén) và ngài (có cánh). Ruồi cũng có 4 giai đoạn: trứng, dòi, nhộng, ruồi. Ếch, nhái có 3 giai đoạn: trứng, nòng nọc, ếch nhái. Nhiều khi ta còn có thể chia giai đoạn nhỏ, dựa vào những lần lột xác như tôm, cua, ve sầu.    Sự sinh trưởng và phát triển của một sinh vật phụ thuộc trước hết vào các nhân tố bên trong của bản thân sinh vật (tính di truyền hay đặc điểm loài, giới tính, các hoocmôn của cơ thể), sau đến các nhân tố bên ngoài hay các điều kiện sống (môi trường, khí hậu, thức ăn...).   Ảnh hưởng của các nhân tố bên trong Ảnh hưởng của các nhân tố bên ngoài Tác động của con người lên sinh trưởng và phát triển của sinh vật ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NHÂN TỐ BÊN TRONG   1. Tính di truyền    Mỗi sinh vật đều có những đặc điểm về sinh trưởng và phát triển đặc trưng cho loài, do tính di truyền quyết định. Hai đặc điểm dễ thấy nhất là tốc độ lớn và giới hạn lớn (giới hạn về kích thước và giới hạn về thời gian). Ví dụ, ở thực vật có cây chỉ sống dưới 1 năm, có cây sống lâu năm (ra hoa kết quả nhiều lần); ở động vật, các loài động vật nguyên sinh chỉ sống vài giờ rồi phân bào thành 2 cá thể con, trong khi rùa có thể sống vài trăm năm và sinh sản nhiều lần.    2. Giới tính    Trong cùng một loài, con đực và con cái có thể có sức lớn và vòng đời khác nhau. Nói chung, do giữ chức năng sinh sản để duy trì nòi giống, nên con cái thường lớn nhanh hơn con đực và cũng thường sống lâu hơn. Ví dụ, mối chúa có thể đẻ 6000 trứng mỗi ngày trong 3 – 4 năm liền và dài gấp đôi, nặng gấp 10 lần mối đực; mối lính và mối thợ đều không có khả năng sinh đẻ.    3. Các hoocmôn sinh trưởng và phát triển    Sự sinh trưởng và phát triển của thực vật va` động vật còn chịu ảnh hưởng của những chất do chính cơ thể tạo ra để điều khiển sự sinh trưởng và phát triển , gọi là hoocmôn sinh trưởng và phát triển. Ví dụ, ở thực vật, sự thiếu hay thừa các hoocmôn (gibêrêlin, auxin...) có thể ức chế hoặc ngược lại, thúc đẩy tốc độ lớn của cây. Ở thú, tuyến dưới não tiết nhiều loại hoocmôn có thể phối hợp với hoocmôn của tuyến giáp để gây lùn hoặc khổng lồ; cũng như phối hợp với hoocmôn sinh dục để gây sự phát triển giới tính vào tuổi trưởng thành sinh dục.    ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NHÂN TỐ BÊN NGOÀI   1. Ảnh hưởng của môi trường    Cây xanh lớn nhờ quang hợp nên rõ ràng cây lớn nhanh hay chậm tuỳ thuộc vào lượng CO2, nước, muối khoáng và ánh sáng của môi trường. Mỗi loại sinh vật thuỷ sinh đều thích nghi với một môi trường có độ mặn, độ chua va` độ bão hoà O2 xác định. Chúng sẽ lớn tối đa nếu có đầy đủ các điều kiện trên.    Các điều kiện nhiệt độ, độ ẩm... cũng ảnh hưởng mạnh lên sinh trưởng và phát triển của sinh vật. Ảnh hưởng của nhiệt độ thường là rõ nhất. Ví dụ, cá rô phi lớn nhanh nhất ở nhiệt độ 30oC; nếu nhiệt độ xuống 18oC, cá ngừng lớn và ngừng đẻ. Về mùa thu, cây lâu năm rụng lá và lớn chậm lại, mùa xuân cây đâm chồi, nảy lộc, ra hoa và tiếp tục phát triển mạnh.    Một số động vật như dơi, ếch, gấu, ốc “ngủ đông” khi trời trở rét, chúng ngừng ăn, ngừng lớn và gầy đi rất nhanh.    2. Ảnh hưởng của thức ăn    Thức ăn cũng ảnh hưởng nhiều đến sinh trưởng và phát triển của sinh vật. Ví dụ, tuỳ thành phần và tỷ lệ các muối khoáng trong đất, cây sẽ mọc tốt hoặc xấu; ra hoa kết quả nhiều hay ít. Trong khẩu phần lợn con cai sữa, nếu tăng hàm lượng lizin từ 0,45% đến 0,85%, thì lợn sẽ lớn nhanh (từ 80g/ngày đến 210g/ngày, tăng gần gấp 3 lần).

Page 34 of 52

   3. Ảnh hưởng của các sinh vật   Môi trường sống của mỗi loài bao giờ cũng có các cá thể cùng loài hay khác loài sống chung. Vì vậy mỗi loài đều thích nghi với một mật độ sống chung xác định tương ứng với nguồn thức ăn và các điều kiện ngoại cảnh khác. Mật độ tăng quá “mức chịu đựng” sẽ gây 3 tác hại kìm hãm sự sinh trưởng và phát triển: - Sự cạnh tranh để giành thức ăn, vốn có hạn, sẽ gay gắt hơn. - Tình trạng “quá đông”. Ví dụ, cây trồng dày quá sẽ che ánh sáng và hạn chế sự quang hợp của nhau; động vật quá đông, bị trạng thái “căng thẳng” (stress) và cũng lớn chậm. - Khối lượng sản phẩm phế thải tăng, gây ô nhiễm môi trường sống.   Ngoài ra, trong cùng một môi trường sống, giữa các sinh vật đôi khi có sự đối kháng. Ví dụ, có nhiều thực vật sản xuất những chất kìm hãm sự sinh trưởng (ức chế) của thực vật mọc cạnh.    TÁC ĐỘNG CỦA CON NGƯỜI LÊN SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA SINH VẬT      Sinh vật là nguồn lương thực, thực phẩm và nguyên liệu cho đời sống con người. Do đó, từ lâu con người đã tận dụng các hiểu biết về qui luật sinh trưởng và phát triển của sinh vật để tạo điều kiện cho vật nuôi và cây trồng sinh trưởng và phát triển tốt nhất, góp phần giải quyết nhu cầu về lương thực, thực phẩm đang là mối lo ngại ngày càng lớn đối với dân số ngày càng tăng, đặc biệt là các nước đang phát triển, tỷ lệ tăng dân số vẫn còn cao. Nhằm đạt được mục tiêu trên, có thể tiến hành các biện pháp sau:   1. Cải tạo tính di truyền    Con người đã dùng lai tạo và các tác nhân như hoá chất, phóng xạ để gây những biến đổi có lợi nhằm làm tăng tốc độ, khả năng sinh trưởng và phát triển ở cây trồng và vật nuôi. Ví dụ, người ta đã tạo được những giống lúa ngắn ngày, ra hoa và kết hạt sớm; hoặc lai lợn ỉ với lợn ngoại đã tạo được giống lợn ỉ lai, nâng khối lượng xuất chuồng từ 40kg đến 100kg.    2. Cải tạo môi trường sống    Trong trồng trọt và chăn nuôi, con người cũng đã sử dụng nhiều biện pháp để cải tạo điều kiện sống của vật nuôi và cây trồng nhằm tạo điều kiện để chúng sinh trưởng và phát triển tốt nhất, qua đó cho thu hoạch cao nhất. Ví dụ, cải tạo đất trồng (cày, bừa, rửa chua, rửa mặn, bón phân...), sử dụng các môi trường dinh dưỡng nhân tạo, cung cấp đủ và hợp lý các chất dinh dưỡng trong khẩu phần thức ăn của vật nuôi, sử dụng các hoocmôn...    3. Tác động trực tiếp lên sinh vật    Trong nghề trồng trọt, người ta có thể ngắt ngọn để làm cây ngừng lớn và chuyển sang giai đoạn ra hoa theo yêu cầu. Trong chăn nuôi, người ta có thể tiêm hoặc cho ăn một số chế phẩm hoocmôn sinh trưởng để thúc vật nuôi lớn nhanh; hoặc ngước lại, cho ăn một số chế phẩm hoocmôn sinh sản để hãm đẻ (kéo dài sinh trưởng), hoặc gây sinh sản sớm (ngừng sinh trưởng). Khái niệm về sinh sản vô tính Các hình thức sinh sản vô tính KHÁI NIỆM VỀ SINH SẢN VÔ TÍNH      Hai đặc tính tiêu biểu nhất của sinh vật là khả năng chuyển hoá (bảo đảm sự sống còn của cá thể) và khả năng sinh sản (bảo đảm sự sống còn của loài).    Khả năng sinh sản giúp cho một sinh vật tạo ra những cá thể giống mình, thay thế các cá thể đã chết (bị tiêu diệt, chết bệnh hay chết già). Cách thức sinh sản ở những loài khác nhau có thể không giống nhau, nhưng nói chung đều thuộc một trong 2 dạng chủ yếu: sinh sản vô tính và sinh sản hữu tính. Sinh sản vô tính là hình thức sinh sản thô sơ nhất. CÁC HÌNH THỨC SINH SẢN VÔ TÍNH   A. Sự phân đôi    Sự phân đôi cơ thể trưởng thành là hình thức sinh sản phổ biến nhất của những sinh vật bậc thấp như thực vật va` động vật đơn bào. Cơ thể mẹ tự co thắt ở giữa rồi tách làm 2 phần giống nhau, mỗi

Page 35 of 52

phần sẽ lớn dần lên cho tới lúc bằng mẹ. Sự phân đôi tế bào bao gồm cả chất nguyên sinh, các bào quan và nhân. Nhân của cá thể con vẫn giữ nguyên số nhiễm sắc thể là 2n, như của mẹ. Ví dụ như ở trùng roi (Euglena), trùng đế giày (Paramecium) và trùng biến hình (Amip).   

        Khi gặp điều kiện sống thuận lợi thì sự phân đôi thực hiện rất nhanh. Ví dụ, vi khuẩn gây bệnh tả chỉ cần 30 giờ là có thể sinh sản con, cháu, chắt... đủ để phủ kín mặt đất, nếu không bị các tác nhân bất lợi tiêu diệt; trùng cỏ cứ 16 đến 24 giờ lại phân đôi một lần.    Tuỳ loài, sự phân đôi có thể thực hiện theo chiều dọc của cơ thể (Euglena) hoặc theo bất cứ chiều nào (Amip). Hai cơ thể con có thể rời nhau để sống độc lập, hoặc tiếp tục sống dính với nhau thành những dãy dài (một số loài tảo xanh đơn bào) hoặc thành những khối hình cầu (tập đoàn Vônvốc). Trong các cơ thể đa bào, những tế bào sống tự do như bạch cầu, cũng sinh sản bằng phân đôi.    B. Sinh sản sinh dưỡng 1. Sinh sản sinh dưỡng ở động vật    Có 2 dạng sinh sản sinh dưỡng hay gặp ở động vật (phần lớn la` động vật bậc thấp) là sự nảy chồi và sự tái sinh. a. Sự nảy chồi    Một phần nhỏ của cơ thể mẹ có thể lớn nhanh hơn những vùng lân cận, để trở thành một cơ thể mới. Sau đó, cơ thể con có thể tiếp tục sống bám trên mình cơ thể mẹ hoặc tách hẳn thành một cá thể độc lập. Ví dụ, sự nảy chồi ở thuỷ tức. Ở thực vật, bèo tấm cũng sinh sản bằng nảy chồi.  

 

Page 36 of 52

b. Sự tái sinh    Ếch, nhái, kỳ nhông nước, thằn lằn, sao biển, tôm, cua... đều có khả năng mọc đuôi hoặc chi mới, để thay thế đuôi hoặc chi bị mất do tai nạn. Khả năng tái sinh đó nếu đạt mức độ cao, có thể xem như là một dạng sinh sản vô tính. Ví dụ, khi bọt biển, thuỷ tức, sao biển, đỉa biển Planaria bị cắt thành nhiều mảnh vụn, mỗi mảnh sẽ mọc những phần còn thiếu để tạo lại ,một cơ thể nguyên vẹn mới.   

     2. Sinh sản sinh dưỡng ở thực vật    Trong thiên nhiên, thực vật bậc cao có khả năng tạo những cơ thể mới từ một phần của thân bò (rau má), thân rễ (cỏ gấu), thân củ (khoai tây), thân hành (củ hành), rễ củ (khoai lang), lá (cây lá bỏng). Đó là những hình thức sinh sản sinh dưỡng tự nhiên. Trong trồng trọt, người ta thường nhân giống nhờ hiện tượng sinh sản sinh dưỡng của thực vật, bằng cách cắt rời các phần nhỏ của cây mẹ để tạo thành những cây con mới. Đó là sự sinh sản sinh dưỡng nhân tạo. Có 3 dạng sinh sản sinh dưỡng nhân tạo là giâm, chiết và ghép.  

    a. Giâm    Giâm là cắt một đoạn thân hoặc cành, rồi cắm hoặc vùi xuống đất cho nó đâm rễ phụ và mọc thành cây mới (trồng mía, sắn, dâu tằm).   b. Chiết    Chiết là lấy đất bọc quanh một đoạn thân hay cành đã bóc bỏ lớp vỏ. Khi chỗ đó mọc rễ sẽ cắt rời cành đem trồng thành cây mới (cam, chanh, bưởi...).   c. Ghép    Ghép là lấy một đoạn thân, cành hay chồi của một cây này, ghép lên thân hay gốc của một cây khác, sao cho các mô tương đồng tiếp xúc và ăn khớp với nhau.Chỗ ghép sẽ liền lại và cành ghép sẽ được gốc nuôi dưỡng thành cây mới.    Ghép là một hình thức nhân giống giản đơn và có ích. Hai cây dùng để ghép có thể cùng loài hoặc cùng giống, nhưng khác nhau về sức chịu rét, chịu khô, chịu mặn cũng như về năng suất và phẩm chất của củ, quả, hoa, lá...    Ghép thành công là tạo được những cây ghép có các đặc tính mà ta cần. Ví dụ, cành ghép vẫn giữ khả năng cho quả to, ngọt, ngon còn gốc ghép giúp cành ghép có thêm khả năng chịu rét và chịu hạn.    Có nhiều kiểu ghép như ghép áp, ghép nối, ghép nêm, ghép dưới vỏ, ghép mắt.   

Page 37 of 52

        Trong những năm gần đây, các phương pháp sinh sản sinh dưỡng nhân tạo đã đạt được nhiều thành tựu lớn. Tiêu biểu nhất là phương pháp giâm cành đã ngâm trong các chất kích thích có khả năng thúc đẩy quá trình mọc rễ phụ, nhờ đó mà rút ngắn thời gian tạo cây mới (chanh bốn mùa).    Cũng nhờ dùng chất kích thích nhân tạo, các nhà khoa học đã tạo được hàng loạt cây con từ bất cứ bộ phận sinh dưỡng nào của cây mẹ như trong kỹ thuật nhân giống nhanh cây phong lan.    3. Nuôi cấy mô    Lợi dụng khả năng sinh sản sinh dưỡng của sinh vật, các nhà khoa học đã tiến hành nuôi cấy và ghép mô có kết quả trên cơ thể động vật và thực vật. Tuy nhiên việc nuôi cấy và ghép mô ở động vật thường khó khăn và phức tạp hơn ở thực vật. a. Cơ sở sinh học của việc nuôi cấy mô    Việc nuôi cấy mô thông thường gồm 2 khâu: -   Nuôi mô sống ngoài cơ thể    Tế bào, mô và cả cơ quan tuy là một phần của cơ thể, nhưng vẫn còn giữ phần nào tính độc lập. Nếu ta tạo một môi trường sống thích hợp và cung cấp chất dinh dưỡng đầy đủ, gần như trong cơ thể, mô có thể tiếp tục sống và phân bào để tự đổi mới. Mô của một số thực vật còn có thể phát triển thành những cây hoàn chỉnh. -   Ghép mô vào cơ thể    Việc ghép chỉ thành công khi mô ghép và cơ thể nhận có sự chấp nhận nhau và không kị nhau. Điều kiện này rất quan trọng vì mỗi cơ thể đều có tính miễn dịch đối với những prôtêin lạ (hàng rào sinh học).    Khi mô lạ được ghép vào cơ thể nhận, cơ thể nhận có thể sản xuất những kháng thể để tiêu diệt hoặc ức chế các tế bào của mô ghép. Vì vậy, muốn ghép thành công có thể sử dụng phương pháp

Page 38 of 52

đồng ghép hoặc tự ghép.    Tự ghép là mô ghép được ghép trở lại vào cơ thể. Ví dụ, ghép da từ nơi này sang nơi khác trên cùng một cơ thể.    Đồng ghép là mô ghép được ghép trên một loài thân cận về mặt sinh học. Ví dụ, truyền máu cho người cùng nhóm máu.    Nếu chuyển mô ghép cho một cơ thể xa lạ (dị ghép) thì sẽ không đạt kết quả.    b.Ý nghĩa của việc nuôi, cấy và ghép mô    Việc nuôi cấy và ghép mô có ý nghĩa lớn trong nông nghiệp cũng như trong y học ghép da để thay những chỗ da bị bỏng, bị giập nát; thay giác mạc mắt đã bị đục; thay thận bị suy nhược...    Kỹ thuật thụ tinh nhân tạo ngoài cơ thể, nuôi hợp tử thành phôi và cấy trở lại tử cung của cơ thể gia súc quí và người, là một thành tựu kỳ diệu của công nghệ sinh học hiện đại.    Cấy phôi tạo ra những triển vọng lớn giúp con người làm chủ sinh đẻ và cải tạo nòi giống, trước mắt là tăng số con của gia súc quí cho năng suất cao (thịt, sữa) góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống, ngoài ra việc cấy phôi còn giúp người vô sinh có con.    C. Sinh sản bằng bào tử    Hình thức sinh sản bằng bào tử thường gặp ở thực vật bậc thấp (tảo đơn bào, nấm) và một số thực vật bậc cao (rêu, dương xỉ...). Một số loài động vật cũng có hình thức sinh sản bằng bào tử như nhóm bào tử trùng thuộc động vật nguyên sinh. Ở hình thức sinh sản này, cơ thể mới được sinh ra từ một tế bào gọi là bào tử. Bào tử có thể được hình thành từ ngay tế bào cơ thể mẹ (tảo lục đơn bào) hoặc từ một cơ quan riêng biệt của cơ thể mẹ gọi là túi bào tử (dương xỉ). Bào tử có thể không di động được, chúng được phát tán đi nhờ gió, nước; hoặc có thể di chuyển được trong nước nhờ roi. Khi gặp điều kiện thuận lợi, bào tử sẽ nảy mầm thành cơ thể mới.    Với hình thức sinh sản bằng bào tử, một cá thể mẹ có thể sinh ra rất nhiều cá thể con. Các cá thể con đều giống nhau và có bộ nhiễm sắc thể được “sao chép” nguyên vẹn từ bộ nhiễm sắc thể của cơ thể mẹ nên hầu như đều lặp lại những tính chất của cơ thể mẹ. Khái niệm Sự hình thành giao tử Hiện tượng giảm phân Sự thụ tinh KHÁI NIỆM      Sinh sản hữu tính là hình thức sinh sản cần có sự kết hợp của 2 tế bào gọi là giao tử. Các giao tử có thể chưa phân hoá rõ rệt hoặc đã phân hoá rõ rệt thành trứng và tinh trùng.    Sự kết hợp giữa 2 giao tử sẽ tạo thành 1 hợp tử. Hợp tử phát triển thành cơ thể con. SỰ HÌNH THÀNH GIAO TỬ      Ở cơ thể động vật và thực vật đa bào đã có sự phân hoá các tế bào thành các cơ quan chuyên làm nhiệm vụ sinh sản là cơ quan sinh sản đực và cái. Cơ quan sinh sản đực và cái có thể ở trên cùng một cơ thể (sinh vật lưỡng tính), như cây mang cả hoa đực lẫn hoa cái hoặc hoa có cả nhị và nhụy, hay động vật có cả cơ quan sinh dục đực và cơ quan sinh dục cái (giun đất); hoặc cơ quan sinh sản đực và cái ở trên 2 cơ thể khác nhau (sinh vật đơn tính), như ở nhiều động vật và thực vật khác.    Cơ quan sinh dục đực sản sinh ra giao tử đực (tinh trùng), còn cơ quan sinh dục cái sản sinh ra giao tử cái (trứng). a. Giao tử đực    Ở động vật bậc cao, giao tử đực (tinh trùng) là những tế bào có khả năng chuyển động để tìm đến giao tử cái (trứng).    Tinh trùng gồm 3 phần: đầu, thân va` đuôi (roi).   

Page 39 of 52

        Đầu chứa nhân lớn và rất ít tế bào chất, tập trung ở phía đỉnh. Thân cũng chứa rất ít tế bào chất. Đuôi dùng để bơi, giúp tinh trùng đến gặp trứng. Ở thực vật, giao tử đực là những tế bào nhỏ, chứa nhân lớn. Chúng di động được nhờ roi (rong biển) hoặc lông tơ (rêu, dương xỉ). Giao tử đực của cây có hoa (hình thành trong hạt phấn) thường không di động được, và chỉ là những hình cầu, không có roi hoặc lông tơ, bọc trong vỏ cứng.   b. Giao tử cái    Các giao tử cái (trứng của động vật, noãn cầu của thực vật) bao giờ cũng lớn hơn nhiều so với giao tử đực cùng loài, nhưng không di chuyển được. Tế bào chất chiếm tỷ lệ rất lớn so với nhân và chứa nhiều chất nuôi dưỡng dự trữ (gluxit, lipit, prôtêin...)    HIỆN TƯỢNG GIẢM PHÂN     Trong các tế bào sinh dưỡng của cơ thể, số nhiễm sắc thể bằng 2n vốn la` đặc điểm di truyền chủ yếu và ổn định đối với mỗi loài. Ví dụ, số nhiễm sắc thể của giun tròn là 2 (n=1); ruồi dấm: 8 (n=4); người: 46(n=23); một số loài tôm: 200(n=100)...    Cơ thể sinh trưởng nhờ sự nguyên phân của các tế bào sinh dưỡng. Khi nguyên phân, các nhiễm sắc thể tập hợp trên bề mặt xích đạo. Mỗi nhiễm sắc thể sẽ tự tổng hợp một nhiễm sắc thể mới, giống hệt nó và nằm sát cạnh nó. Khi tế bào mẹ phân đôi thành 2 tế bào con, mỗi tế bào con nhờ đó mà lại có đúng 2n nhiễm sắc thể.   Như vậy, nguyên phân là cần thiết để tế bào con có đúng số nhiễm sắc thể đặc trưng của tế bào mẹ.    Ngược lại, sự phân bào của các tế bào sinh sản đều là giảm phân. Tế bào mẹ lưỡng bội trong cơ quan sinh sản sẽ giảm phân để cho giao tử đơn bội. Khi diễn ra quá trình thụ tinh sẽ có sự hoà hợp làm một nửa của 2 giao tử đơn bội.    Hợp tử sẽ tái tạo số nhiễm sắc thể của cha mẹ và loài (2n).    SỰ THỤ TINH      Sự thụ tinh ở động vật hay thực vật là sự hoà làm một của 2 giao tử đực và cái.    Đối với các sinh vật bậc thấp ở nước, sự thụ tinh xảy ra trong môi trường nước (cầu gai, sò, hến, rong biển...), còn với sinh vật bậc cao, sống ở cạn, sự thụ tinh xảy ra trong cơ quan sinh dục cái. Sau đây ta xét một ví dụ về sự thụ tinh ở cầu gai.   

Page 40 of 52

        Cầu gai có cơ quan sinh dục đực và cái riêng biệt, thông với bên ngoài nhờ 5 lỗ nằm ở cực trên của cầu gai.    Đến mùa sinh sản (mùa xuân và thu), cầu gai phóng tinh trùng hoặc trứng vào nước biển. Trứng tiết ra một chất để hấp dẫn tinh trùng, tinh trùng liền bơi đến gần trứng nhờ 2 roi. Một số lớn tinh trùng dính bám vào lớp keo bọc quanh trứng. Từ đỉnh đầu của tinh trùng mọc ra một sợi tơ chọc sâu vào màng trứng. Màng trứng ở chỗ đó phồng lên thành một chóp nón để đón tinh trùng.    Đầu tinh trùng lọt vào trứng, còn đuôi thì ở lại bên ngoài. Trong bào chất của trứng, nhân của tinh trùng tiến đến gần nhân của trứng và hoà vào nhau (thụ tinh). Trứng đã được thụ tinh thành hợp tử. Hợp tử phân chia nhiều lần liên tiếp thành một khối tế bào con, cháu...mỗi lúc một nhiều, về sau phát triển thành một cầu gai mới.    Biết rõ được điều kiện bảo đảm sự thụ tinh, tạo thành hợp tử, có thể giúp con người chủ động trong sinh đẻ.  Đó là cơ sở khoa học của việc sinh đẻ có kế hoạch đang được quan tâm để giảm tỷ lệ gia tăng dân số. Sự tiếp hợp ở tảo xoắn Sự sinh sản của dương xỉ Sự sinh sản của cây có hoa hạt kín   SỰ TIẾP HỢP Ở TẢO XOẮN      Hai sợi tảo áp sát nhau. Trên 2 tế bào đối diện, xuất hiện 2 u nhỏ mọc xích lại gần nhau rồi nối liền với nhau thành một ống thông giữa 2 tế bào. Nhân và tế bào chất của một trong 2 tế bào sẽ tràn vào trong ống rồi hoà vào nhân và tế bào chất của tế bào kia.   

     SỰ SINH SẢN CỦA DƯƠNG XỈ      Cây dương xỉ là thể bào tử lưỡng bội. Lá hình lược, mặt dưới mang nhiều túi nhỏ gọi là túi bào tử

Page 41 of 52

chứa nhiều bào tử. Thể bào tử có thể và năm, mỗi năm cho vài lứa bào tử.    Bào tử do các tế bào lưỡng bội của thể bào tử giảm phân sinh ra, nên chỉ có n nhiễm sắc thể. Vào những thời kỳ xác định, các túi bào tử vỡ ra và phóng thích bào tử. Bào tử rơi xuống đất, sẽ nguyên phân nhiều lần liên tiếp để cho một thể giao tử đơn bội, màu lục, hình quả tim, dài 5 – 6mm. Ở mặt dưới của thể giao tử có túi noãn chứa noãn cầu và túi tinh chứa các tinh trùng hình xoắn có nhiều roi. Khi có nước, tinh trùng bơi đến trứng.   Trứng được thụ tinh thành hợp tử lưỡng bội. Đó là khởi điểm của một thể bào tử mới. Thoạt đầu, thể bào tử cũng sống ký sinh, nhận chất dinh dưỡng từ thể giao tử. Về sau, thể bào tử mới phát triển rễ, thân, lá và trở thành cây độc lập.   

     SỰ SINH SẢN CỦA CÂY CÓ HOA HẠT KÍN   1. Cơ quan sinh sản   

     a. Cơ quan sinh sản đực (nhị) -  Cấu tạo của nhị    Nhị gồm bao phấn, mọc ở đầu cuống nhị. Bao phấn có 2 ngăn. Mỗi ngăn chia thành 2 túi phấn chứa hạt phấn. Khi túi phấn chín sẽ mở để phóng thích hạt phấn ra ngoài. Mỗi hạt phấn thường gồm 2 tế bào và có 2 lớp màng; lớp ngoài dày và lớp trong mỏng.   

Page 42 of 52

     -   Sự hình thành hạt phấn    Hạt phấn được hình thành từ các tế bào mẹ hạt phấn. Mỗi tế bào mẹ này cho ra 4 bào tử, tức 4 hạt phấn đơn bội, do kết quả của sự phân chia giảm nhiễm. Bên trong hạt phấn là 2 tế bào: tế bào dinh dưỡng lớn sau sẽ thành ống phấn, tế bào bé là tế bào phát sinh, sau sẽ cho ra 2 tinh tử (2 giao tử đực). Bốn tế bào của bộ bốn thành 4 hạt phấn.   b. Cơ quan sinh sản cái (nhụy) -   Cấu tạo của nhụy    Nhụy gồm phần dưới phình to là bầu và phần trên bầu là vòi chứa mô nuôi dưỡng    Đầu vòi phình to thành một khối hình cúc áo, giàu chất dinh dưỡng và nhựa dính để giữ và nuôi hạt phấn. Bầu chứa noãn. Noãn có nhiều dạng khác nhau (thẳng, cong...). Mỗi noãn gồm một khối tế bào được bọc trong 1 hoặc 2 lớp màng bảo vệ và có lỗ thông.   

     -   Sự phát triển của túi phôi    Một tế bào lưỡng bội nằm gần lỗ thông của noãn sẽ giảm phân để cho 4 tế bào con đơn bội. Một trong 4 tế bào đó sẽ phân chia liên tiếp để kết thành túi phôi, 3 tế bào đơn bội còn lại sẽ thui chột dần.    Túi phôi chứa nhiều nhân, trong đó chỉ có 2 nhân sẽ tham gia vào quá trình thụ tinh là noãn cầu đơn bội và nhân phụ (chứa 2n hoặc 3n nhiễm sắc thể, tuỳ loài).    2. Hiện tượng thụ phấn a. Sự thụ phấn    Gặp thời tiết khô, túi phấn mở ra để giải phóng các hạt phấn. Thụ phấn là quá trình chuyển vận của hạt phấn từ nhị sang đầu vòi nhụy của các hoa cùng loài. Sự thụ phấn là trực tiếp (tự thụ phấn), khi hạt phấn rơi trên đầu nhụy của cùng hoa hay hoa khác cây. Sự thụ phấn là gián tiếp (thụ phấn chéo) khi hạt phấn rơi trên đầu nhụy của cây khác cùng loài. Tác nhân của thụ phấn có thể là trọng lực, gió, nước, sâu bọ (thụ phấn tự nhiên) hay người (thụ phấn nhân tạo). b. Sự nảy mầm của hạt phấn    Hạt phấn rơi vào đầu nhụy gặp điều kiện thuận lợi sẽ nảy mầm mọc ra một ống phấn. Ống phấn theo vòi nhụy đi vào bầu. Nhân của tế bào ống phấn chuyển ra đầu ống, còn nhân của tế bào phát sinh tạo thành 2 tinh tử có n nhiễm sắc thể nằm ở ống phấn, được ống phấn mang tới noãn.   c. Sự thụ tinh

Page 43 of 52

   Khi ống phấn đến noãn, qua lỗ noãn tới túi phôi; đầu ống phấn vỡ ra, một tinh tử kết hợp với noãn cầu thành hợp tử, còn tinh tử thứ 2 sẽ kết hợp với nhân thứ cấp 2n (nhân phụ) để hình thành nên nội nhũ 3n. Như vậy là ở thực vật hạt kín, có 2 giao tử đực đều tham gia vào thụ tinh nên được gọi là sự thụ tinh kép.   

     3. Sự biến đổi noãn thành hạt   

        Sau khi thụ tinh, noãn sẽ biến đổi thành hạt. Hạt gồm phôi, phôi nhũ và vỏ bọc bên ngoài. Phôi phát triển đầy đủ thành cây mầm. Cây mầm gồm rễ mầm, chồi mầm, thân mầm và lá mầm.    Hạt của cây có hoa có loại chỉ có một lá mầm như hạt của các cây họ Lúa; có loại có 2 lá mầm như hạt của các cây họ đậu.   

        Trong quá trình phát triển của hạt, nếu chất dinh dưỡng của phôi nhũ được dùng ngay cho sự phát triển của phôi thì lá mầm sẽ lớn, chứa nhiều chất dự trữ và chiếm cả khối hạt (hạt chỉ có phôi và vỏ hạt) (hạt đậu...); nếu chất dinh dưỡng của phôi nhũ được để dành thì lá mầm mỏng và hạt có phôi

Page 44 of 52

nhũ lớn (hạt gạo). Sự sinh sản ở động vật đơn bào (Sự tiếp hợp) Sự sinh sản ở động vật đa bào bậc thấp Sự sinh sản hữu tính ở động vật bậc cao SỰ SINH SẢN Ở ĐỘNG VẬT ĐƠN BÀO (Sự tiếp hợp)      Hình thức sinh sản hữu tính đơn giản nhất của động vật là sự tiếp hợp ở trùng đế giày. Trùng đế giày vốn có 2 nhân (1 nhân lớn, 1 nhân bé) đều lưỡng bội. Khi sinh sản, 2 trùng đế giày áp sát vào nhau. Nhân bé giảm phân cho 4 nhân nhỏ đơn bội, trong số đó có 3 nhân sẽ thoái hoá còn 1 nhân nguyên phân một lần nữa để cho 2 nhân đơn bội. Một nhân sẽ di chuyển sang trùng đế giày đối diện, nhân còn lại hoà hợp làm một (thụ tinh) với nhân bé từ trùng đế giày kia di chuyển sang, tạo thành một nhân bé lưỡng bội. Hai nhân lớn trong 2 trùng đế giày đều tiêu biến. Nhân bé mới hình thành sẽ nguyên phân để cho nhân bé và nhân lớn mới. Sau đó 2 trùng đế giày tách rời nhau. Mỗi trùng đế giày lại nguyên phân 1 lần nữa để cho 2 trùng đế giày con.    Như vậy trong sự tiếp hợp của trùng đế giày đã có đủ 2 quá trình giảm phân và thụ tinh, đặc trưng cho sự sinh sản hữu tính.   

     SỰ SINH SẢN Ở ĐỘNG VẬT ĐA BÀO BẬC THẤP      Trong sự sinh sản của bọt biển đã có quá trình sinh tinh trùng và sinh trứng nhưng chưa có cơ quan sinh sản riêng biệt. Giao tử chỉ là những tế bào bình thường phân hoá thành.    Ở giun dẹp (sán), đã hình thành cơ quan sinh sản đực và cái riêng biệt, nhưng vẫn nằm trên cùng một cơ thể (lưỡng tính), nên sự thụ tinh được thực hiện trên cùng một cơ thể (tự thụ tinh).    Một số loài như giun đất, sò, hến tinh hoàn và buồng trứng không chín đồng bộ hoặc sản xuất tinh trùng và trứng vào những thời kỳ lệch nhau nên đã bắt đầu có sự thụ tinh từ cá thể khác, tuy chưa có cá thể đực và cá thể cái riêng biệt.    Một bước chuyển tiếp nữa trên con đường hoàn chỉnh sinh sản hữu tính là có phân biệt cơ thể đực, cái nhưng vẫn còn có sự xen kẽ giữa sinh sản cần đực, cái và sinh sản chỉ cần cái (trinh sản). Ví dụ ong mật có ong cái (ong chúa) và ong đực, nhưng chúng chỉ gặp nhau một lần trong “chuyến bay giao hoan”. Sau đó, ong cái giữ tinh trùng trong một túi. Khi ong cái đẻ trứng, tinh trùng trong túi lọt ra và thụ tinh cho trứng, những trứng không được thụ tinh sẽ phát triển trinh sản.    Sự thụ tinh sảy ra trong mùa thu, trứng được thụ tinh sẽ ở dạng tiềm sinh trong cả mùa đông va` đến mùa xuân sẽ nở thành ong cái (ong chúa), có khả năng sinh đẻ và ong thợ, không có khả năng sinh đẻ. Trứng trinh sản sẽ nở thành ong đực.    Hiện tượng trinh sản còn gặp cả ở động vật có xương sống. Ví dụ, hồ Baican (Liên Xô cũ) có cá diếc cái trinh sản, hoặc ở miền Trung nước ta có loài nhông cát sống trên bờ biển và một loại thạch sùng (Gainôtô) cũng trinh sản.    SỰ SINH SẢN HỮU TÍNH Ở ĐỘNG VẬT BẬC CAO      Tuỳ theo mức độ tiến hoá, sự sinh sản hữu tính ở động vật bậc cao có những đặc điểm khác nhau về quá trình thụ tinh, bảo vệ phôi và chăm sóc con cái. 1. Sự thụ tinh    Đa số động vật thuỷ sinh (giun nhiều tơ ở biển, tôm, cua, cá) thường đẻ trứng và phóng tinh trùng

Page 45 of 52

trong nước vào một lúc và ở cùng một chỗ. Các giao tử sẽ tự tìm đến nhau để thụ tinh một cách ngẫu nhiên, với tỷ lệ thụ tinh thấp. Đó là sự thụ tinh ngoài. Động vật thụ tinh ngoài chưa có cơ quan sinh sản phụ, ngoài các ống dẫn để tinh trùng và trứng thoát ra khỏi cơ thể.    Trong quá trình tiến hoá, nhiều động vật thích nghi dần với môi trường cạn. Cơ thể chúng hình thành những cơ quan sinh sản phụ như xoang huyệt ở chim, hoặc dương vật ở con đực, âm đạo ở con cái các loài thú. Các cơ quan sinh sản đó sẽ giúp chuyển tinh trùng vào cơ thể con cái để bảo đảm sự thụ tinh xảy ra ngay trong cơ thể cái. Đó là thụ tinh trong nhờ động tác giao hợp. Ví dụ. chim và thú đều thụ tinh trong. Sự thụ tinh trong kéo theo một số yêu cầu, bảo đảm cho con đực và cái gặp nhau vào đúng thời kỳ chín sinh dục của cả hai.    2. Sự bảo vệ phôi và chăm sóc con    Một số động vật tuy thụ tinh trong, nhưng sau khi được thụ tinh, trứng liền được phóng thích ra khỏi cơ thể, để tiếp tục phát triển trong môi trường sống tự nhiên. Ví dụ, sâu bọ, bò sát và chim đều đẻ trứng sau khi đã được thụ tinh. Trứng đẻ ra có thể không được chăm sóc (như trứng tằm dâu, bò sát) hoặc được ấp cho tới lúc nở ra con và con non còn được nuôi một thời gian. Ví dụ, rắn hổ mang ấp và bảo vệ trứng; gà và chim đều ấp trứng và chăm nom con, kiếm mồi cho con trong lúc con còn nhỏ; ong là mật nuôi con mới nở từ trứng ra cho tới lúc trưởng thành; tò vò bắt mồi, đẻ trứng trong mồi để sâu nở ra có ngay thức ăn.    Ở một mức cao hơn, một số động vật chờ trứng thụ tinh phát triển thành thai mới đẻ ra ngoài. Đó là hiện tượng thai sinh. Ví dụ, các loài cá sụn, một số cá xương ở biển, một số bò sát như rắn độc Vipera.    Một số động vật bậc cao có cơ quan chuyên hoá để sản xuất chất nuôi dưỡng con. Ví dụ thú có túi nuôi con mới đẻ trong túi bụng, ở đấy có tiết ra một thứ dịch như sữa loãng để nuôi con. Ở mức độ cao, nhất là các loài thú, nuôi con chưa đẻ bằng thức ăn của mình, trao đổi qua hệ máu mẹ ở dạ con và máu con ở nhau thai, sau đó tiếp tục nuôi con đã đẻ bằng sữa do tuyến vú tiết ra. Một số động vật có tập tính chăm sóc trứng và con một thời gian. Thời gian đó dài hay ngắn là tuỳ theo loài. Ví dụ, gặm nhấm mẹ chăm sóc con khoảng từ 1 đến 2 tháng; lợn rừng, chăm sóc con khoảng 2 năm, hổ 2 – 3 năm.    Như vậy, qua các dạng thụ tinh, chăm sóc phôi và con có thể thấy rõ sự hoàn chỉnh dần các bộ phận phụ và các tập tính để bảo đảm sự sống sót của con ngày càng tốt hơn.    Số giao tử và hợp tử tỷ lệ nghịch với xác xuất sống sót, nên có loài (cá hồi) thì đẻ hàng triệu trứng mà có loài chỉ đẻ mỗi lứa một con (nhiều loài thú). Khái niệm về tính cảm ứng của sinh vật Tính cảm ứng của thực vật Tính cảm ứng của động vật đơn bào KHÁI NIỆM VỀ TÍNH CẢM ỨNG CỦA SINH VẬT      Trong quá trình tiến hoá, mọi sinh vật đều thích nghi với một số điều kiện sống xác định. Ví dụ, cá sống dưới nước, thú sống trên cạn, cá thu và rong biển sống trong nước mặn, cá chép và rong đuôi chó sống trong nước ngọt.    Tuy nhiên, điều kiện sống không mấy khi ổn định. Vì vậy, sinh vật cũng có những thay đổi thích nghi theo môi trường. Ví dụ, khi gặp rét, chim và thú xù lông để tăng chiều dày của lớp không khí cách nhiệt hoặc giảm diện tích toả nhiệt bằng cách thu mình lại (thú), hoặc co một chân, dấu đầu dưới cánh (chim).    Khả năng nhận biết các đổi thay của môi trường để phản ứng kịp thời, gọi là tính cảm ứng. Các đổi thay gây được phản ứng ở sinh vật gọi là các kích thích.    Hiện tượng cảm ứng gồm 3 khâu chủ yếu: -   Tiếp nhận kích thích -   Phân tích_tổng hợp kích thích để quyết định hình thức và mức độ phản ứng. -   Thực hiện phản ứng    Hiệu quả của phản ứng phụ thuộc vào mức tiến hoá của sinh vật. Sinh vật càng có tổ chức cao, phản ứng càng chính xác, mau lẹ và tinh tế. Ví dụ, thuỷ tức bị chích ở vòi sẽ co rúm cả cơ thể; ếch bị chích nhẹ ở một chân, chỉ co đúng chân bị chích TÍNH CẢM ỨNG CỦA THỰC VẬT  

Page 46 of 52

1. Đặc điểm    Thực vật vốn bất động, nên tính cảm ứng mang 2 đặc điểm: -   Phản ứng khó nhận thấy, phải qua nghiên cứu mới phát hiện được. Ví dụ, ánh sáng tăng thì cường độ quang hợp cũng tăng, sự tổng hợp chất sống tiến hành nhanh hơn, nhưng phải nghiên cứu cẩn thận mới chứng minh được. -   Phản ứng chậm, có khi phải mất hàng ngày, hàng tháng hoặc hàng năm mới phát hiện được. Ví dụ, cành hoa bị cắt, sau đó một thời gian mới bị héo; cây bị phun chất độc hoá học, mấy ngày sau lá mới rụng.    2. Một số dạng cảm ứng của thực vật a. Tính hướng sáng    Ta trồng cây vào chậu va` đặt lên bệ cửa sổ, ngọn cây sẽ mọc cong về phía có nguồn sáng (hướng sáng dương). Ngược lại, đối với cây thuỷ sinh thả trong bể kính, rễ mọc tránh ánh sáng (hướng sáng âm). Hoa hướng dương luôn quay về phía mặt trời, là một trường hợp hướng sáng đặc biệt.   

   b. Tính hướng đất    Ngọn cây bao giờ cũng mọc vươn lên cao, ngược chiều với trọng lực (hướng đất âm), còn rễ cây thì mọc theo chiều ngược lại (hướng đất dương).   

        Ngoài ra, ở thực vật còn có tính hướng nước nên rễ cây mọc trên bờ ao, hồ, sông, ngòi bao giờ cũng mọc về phía ẩm ướt, có nguồn nước cố định.   c. Cảm ứng đối với sự va chạm mạnh    Một số cây như cây bắt ruồi mọc ở đầm lầy có phản ứng vận động nhanh để trả lời va chạm, nhờ đó mà bắt được sâu bọ.   

Page 47 of 52

        Khi sâu bọ chạm vào lá cây bắt ruồi, lá liền gập lại, các lông cứng trên mép lá sẽ đan kết thành một thứ “rọ” để bắt giữ mồi. Sau đó, lá tiết một loại dịch để giết và tiêu hoá con mồi   d. Cảm ứng theo nhịp ngày, đêm    Ở một số cây như cây me, cây trinh nữ..., lá thường cụp lại và rũ xuống lúc hoàng hôn, bình minh lại xoè ra và vươn lên cao như cũ. Ngoài ra, các loại cây ấy còn có khả năng cụp lá khi va chạm, giống như cây bắt ruồi.   

     TÍNH CẢM ỨNG CỦA ĐỘNG VẬT ĐƠN BÀO      Mọi động vật đơn bào đều có khả năng nhận biết và trả lời các kích thích từ môi trường sống. Ví dụ, amip biết tránh ánh sáng chói chiếu thẳng; trùng roi (Euglena) biết bơi tới chỗ sáng để quang hợp tốt hơn; trùng đế giày (Paramecium) bơi tới chỗ có nhiều ôxi.   

Page 48 of 52

Đặc điểm Các mức độ cảm ứng Hiện tượng phản xạ ĐẶC ĐIỂM      Tính cảm ứng của động vật đa bào thể hiện rõ nét và mau lẹ hơn ở thực vật. Các hình thức phản ứng của động vật cũng đa dạng hơn. Ta có thể phân biệt 2 dạng tiêu biểu: dạng vận động và dạng tiết. Ví dụ, kích thích làm đau ở tay, có thể gây phản ứng rụt tay; thức ăn ngon có thể gây phản ứng tiết ở tuyến nước bọt. CÁC MỨC ĐỘ CẢM ỨNG      Trong quá trình tiến hoá, các động vật đã hình thành những cơ quan cảm ứng chuyên tiếp nhận kích thích và trả lời. Ta có thể phân biệt 4 mức độ thể hiện của tính cảm ứng, qua sự tiến hoá của hệ thần kinh. 1. Hệ thần kinh lưới    Các động vật đa bào bậc thấp có hệ thần kinh còn thô sơ (hệ thần kinh lưới), nên chúng thu nhận kích thích cũng như phản ứng ở khắp bề mặt cơ thể. Như vậy, chỉ cần có 1 kích thích là toàn thân phản ứng (lan toả), không có khu vực phản ứng rõ rệt, do đó trả lời không chính xác. Ví dụ, ở thuỷ tức, hệ thần kinh chỉ gồm 1 tế bào cảm giác phân bố trên khắp bề mặt cơ thể, cho nên khi bị kích thích là thuỷ tức co rúm toàn thân.   

     2. Hệ thần kinh chuỗi    Ở động vật cao hơn như giun đốt, các tế bào thần kinh đã sắp xếp thành 2 chuỗi hạch chạy dọc theo chiều dài thành bụng (hệ thần kinh chuỗi) nên sự cảm ứng đã bước đầu được định khu trên chuỗi hạch. Ví dụ, ở giun đốt, sự cảm ứng được định khu ở từng đốt.   

Page 49 of 52

     3. Hệ thần kinh hạch    Ở mức tiến hoá cao hơn như sâu bọ, đã có sự kết hợp các đốt của cơ thể thành 3 phần: đầu, ngực và bụng nên các yếu tố thần kinh cũng tập trung thành 3 khối và hoạt động cảm ứng cũng phức tạp và chính xác hơn.   

     4. Hệ thần kinh ống    Ở động vật có xương sống, tế bào thần kinh đã kết hợp thành ống. Từ cá đến thú, thành ống dày dần do số tế bào thần kinh tăng, đi kèm với hiện tượng tập trung cao độ tế bào thần kinh ở não (sự đầu hoá). Ở các động vật có xương sống bậc cao, hệ thần kinh nói chung gồm 3 phần rõ rệt: -   Phần ngoại biên    Phần ngoại biên gồm các cơ quan chuyên làm nhiệm vụ thu nhận kích thích từ môi trường ngoài cũng như từ môi trường trong. Đó là các cơ quan thụ cảm. -   Phần trung ương    Đây là nơi làm nhiệm vụ xử lý thông tin đưa về, gồm não và tuỷ sống. -   Phần liên lạc    Bộ phận này làm nhiệm vụ truyền các thông tin về não và tuỷ sống (đường cảm giác), rồi từ não và tuỷ sống đi các bộ phận của cơ thể (đường vận động). Đó là các dây thần kinh.    Tóm lại, ở dạng thần kinh hình ống, nhờ có hiện tượng “đầu hoá” nên thông tin về các kích thích từ khắp nơi trên cơ thể đều được não tổng hợp, phân tích và lựa chọn cách phản ứng thích hợp. Do đó, mọi phản ứng của cơ thể đều là kết quả của sự xử lý thông tin ở trung ương thần kinh, nhằm bảo đảm sự thống nhất trong nội bộ cơ thể và giữa cơ thể với môi trường một cách chặt chẽ hơn.    HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ   1. Khái niệm phản xạ:    Phản xạ là sự trả lời của động vật đối với kích thích của môi trường. Trả lời đó có thể là một sự vận động hay một hiện tượng tiết.   Ở động vật bậc cao, số tế bào thần kinh ngày càng nhiều, phản ứng ngày càng chính xác va` đa dạng. Tuy nhiên, nếu xét về bản chất, thì nhiều hành động của động vật, kể cả của người đều có thể quy về mô hình phản xạ, xem như liên hệ nhân quả giữa kích thích và phản ứng.

Page 50 of 52

   2. Cơ chế phản xạ    Phản xạ được thực hiện nhờ 2 cơ chế chủ yếu, tuỳ theo phương tiện thông tin được sử dụng. a. Cơ chế thể dịch    Thực hiện qua đường máu, nhờ các chất môi giới hoá học hoặc các hoocmôn. Ví dụ, axêtincôlin làm tim đập chậm và yếu, ngược lại, ađrênalin làm tim đập nhanh và mạnh.    b. Cơ chế thần kinh    

         Thực hiện qua hệ thần kinh, nhờ các xung thần kinh. Về bản chất đó là những xung điện, lan truyền trên các nơron. Ví dụ, ta có thể dùng điện kế cực nhạy ghi các dòng điện chạy trên dây thần kinh hoặc các sóng điện trên não.    Trên thực tế, mọi phản xạ đều có sự tham gia của xung điện chạy trên những sợi trục của các nơron và của chất môi giới tại các diện tiếp hợp giữa nơron trước và nơron sau (cũng như giữa nơron và cơ quan thực hiện trả lời).    3. Các dạng phản xạ    Theo thuyết Paplôp (hiện nay được nhiều nhà sinh học chấp nhận) có 2 dạng phản xạ chủ yếu ở động vật: a. Phản xạ không điều kiện    Phản xạ này vốn bẩm sinh, chung cho loài và có tính bền vững. Ví dụ, nóng làm toát mồ hôi, lạnh gây run và nổi da gà.     b. Phản xạ có điều kiện    Khác với phản xạ không điều kiện, các phản xạ có điều kiện vốn học được, chỉ gặp ở những cá thể đã học những phản xạ đó và dễ thay đổi khi hoàn cảnh sống thay đổi. Ví dụ, con người dạy động vật làm xiếc, dạy chó trinh sát, dạy voi vận tải...    4. Cách thành lập một phản xạ có điều kiện    Muốn thành lập một phản xạ có điều kiện, ta cần thực hiện lần lượt 3 bước sau:

  Sơ đồ ghi dòng điện chạy trên 1 sợi thần kinh (các số 1, 2,...5 của hình a chỉ vị trí lan truyền lần lượt của xung điện thần kinh; các số 1, 2,...5 của hình b chỉ các đoạn tương ứng của biểu đồ xung điện). Dòng xung điện thần kinh lan đến đâu sẽ gây đảo cực điện đến đấy

Page 51 of 52

-   Xác định mục tiêu của phản xạ muốn thành lập. Ví dụ, khi vỗ tay hoặc gọi thì cá bơi đến. Như vậy, tiếng vỗ tay, tiếng gọi là kích thích có điều kiện, vì vốn tín hiệu ấy không gây được phản xạ cá bơi đến. -  Tìm kích thích đặc trưng có hiệu quả cao. Ví dụ, đối với cá, kích thích đặc trưng là thức ăn ném xuống từ chỗ người đứng vỗ tay. Thức ăn là kích thích không điều kiện vì bình thường vẫn gây được phản xạ cá bơi đến. -  Kết hợp nhiều lần 2 loại kích thích nói trên. Ví dụ, ta vỗ tay rồi ném thức ăn cho cá, lặp đi lặp lại nhiều lần liên tiếp trong nhiều ngày.    Trong thực tế, số lần kết hợp càng nhiều, hoặc kích thích không điều kiện càng mạnh thì phản xạ có điều kiện càng chóng hình thành và càng bền vững. Ví dụ, nếu mồi cho cá ăn thật ngon và số lần kết hợp vỗ tay và cho ăn càng nhiều, cá càng “thuộc bài”; về sau chỉ cần vỗ tay dù không cho ăn, cá vẫn bơi đến.

Page 52 of 52