CHUYÊN ĐỀ V. ỨNG DỤNG DI TRUYỀN
- Lý Thuyết
- Công nghệ tế bào
- Định nghĩa
– Công nghệ tế bào là ngành kĩ thuật về quy trình ứng dụng phương pháo nuôi cấy tế nào hoặc mô để tạo ra cơ quan hoặc cơ thể hoàn chỉnh.
– Công nghệ tế bào gồm 2 công đoạn thiết yếu: tách tế bào hoặc mô từ cơ thể để nuôi cấy thành mô sẹo; dùng hoocmôn sinh trưởng kích thích mô sẹo phân hoá thành cơ quan hoặc cơ thể hoàn chỉnh.
- Ứng dụng
- Nhân giống vô tính trong ống nghiệm
– Nhằm tăng nhanh số lượng cây trồng trong thời gian ngắn, đáp ứng yêu cầu sản xuất.
– Quy trình:
- Tách mô phân sinh rồi nuôi cấy trên môi trường dinh dưỡng đặc trong ống nghiệm để tạo thành các mô sẹo.
- Mô sẹo được chuyển sang nuôi cấy trong môi trường dinh dưỡng và hooc môn sinh trưởng phù hợp để tạo thành mô hoặc cây non.
- Chuyển cây con sang trồng trong các bầu đất trong các vườn ươm.
– Ứng dụng: ở nước ta, phương pháp này được ứng dụng đối với khoai tây, mía và một số giống phong lan; một số phòng thí nghiệm đã bước đầu nhân giống được một số giống cây rừng và một số giống cây thuốc quý.
- Ứng dụng nuôi cấy tế bào và mô trong chọn giống cây trồng.
– Ứng dụng phương pháp nuôi cấy tế bào và mô để phát hiện và chọn lọc dòng tế bào xôma biến dị.
- Nhân bản vô tính ở động vật.
– Trên thế giới, người ta đã nhân bản thành công bò, cừu, và một số động vật khác.
– Việt Nam đã nhân bản vô tính thành công cá trạch.
– Nhân bản vô tính giúp nhân nhanh nguồn gen của các động vật quý hiếm có nguy cơ tuyệt diệt.
– Nhân bản vô tính cũng được ứng dụng để tạo các cơ quan nội tạng thay thế cho các bệnh nhân bị hỏng cơ quan tương ứng.
- Công nghệ gen
- Khái niệm
– Kĩ thuật gen (kĩ thuật di truyền) là các thao tác tác động lên ADN để chuyển một đoạn ADN mang một hoặc một cụm gen từ tế bào của của loài cho (tế bào cho) sang tế bào của loài nhận (tế bào nhận) nhờ thể truyền.
– Quy trình: gồm 3 khâu.
- Khâu 1: tách ADN NST của tế bào cho và tách phân tử ADN dùng làm thể truyền từ vi khuẩn hoặc virut.
- Khâu 2: tạo ADN tái tổ hợp.
- Khâu 3: chuyển ADN tái tổ hợp vào tế bào nhận, tạo điều kiện cho gen đã ghép được biểu hiện.
- Ứng dụng công nghệ gen
– Tạo ra các chủng vi sinh vật mới có khả năng sản xuất nhiều loại sản phẩm sinh học với số lượng lớn và giá thành rẻ như hoocmôn, kháng sinh,…
– Tạo giống cây trồng đột biến gen có các đặc tính quý như kháng sâu bệnh, năng suất và hàm lượng dinh dưỡng cao, …
– Tạo động vật biến đổi gen: thành tựu còn nhiều hạn chế.
- Công nghệ sinh học
– Là ngành sử dụng các tế bào sống và các quá trình sinh học để tạo ra các sản phẩm sinh học cần thiết cho con người.
– Các lĩnh vực trong Công nghệ sinh học hiện đại gồm:
- Công nghệ lên men
- Công nghệ tế bào thực vật và động vật
- Công nghệ chuyển nhân và phôi.
- Công nghệ sinh học xử lí môi trường.
- Công nghệ enzim/prôtêin
- Công nghệ gen.
- Công nghê sinh học y dược
III. Gây đột biến nhân tạo trong chọn giống
Gây đột biến nhân tạo bằng tác nhân vật lý, hoá học tạo ra nguồn biến dị cho quá trình chọn lọc.
- Gây đột biến bằng các tác nhân vật lí
- Các tia phóng xạ:
– Các tia như tia X, tia gamma, tia anpha, tia bêta, … khi xuyên qua các mô chúng tác động lên ADN gây đột biến gen hoặc làm chấn thương NST gây đột biến NST.
– Ứng dụng: chiếu xạ với cường độ và liều lượng thích hợp vào hạt nảy mầm hoặc đỉnh sinh trưởng của thân và cành, hạt phấn hoặc bầu nhuỵ.
- Tia tử ngoại.
– Dùng để xử lí vi sinh vật, bào tử và hạt phấn.
– Có khả năng gây ra các đột biến gen.
- Sốc nhiệt
– Là sự tăng giảm nhiệt độ môi trường một cách đột ngột làm cho các cơ chế tự bảo vệ cân bằng của cơ thể không kịp điều chỉnh nên gây chấn thương trong bộ máy di truyền hoặc làm tổ thương thoi phân bào gây rối loạn sự phân bào, thường gây đột biến số lương NST.
- Gây đột biến bằng các tác nhân hoá học
– Ngày nay, người ta đã phát hiện được những hoá chất có hiệu quả gây đột biến có chủ đích như: EMS, NMU, NEU, … các tác nhân này được gọi là siêu tác nhân đột biến.
– Các tác nhân này sử dụng bằng cách: ngâm hạt khô hay hạt nảy mầm ở thời điểm nhất định trong dung dịch hoá chất có nồng độ thích hợp; tiêm dung dịch vào bầu nhụy; quấn bông có tẩm dung dịch hoá chất vào đỉnh sinh trưởng; đối với vật nuôi, có thể cho hoá chất tác động lên tinh hoàn hoặc buồng trứng.
– Người ta sử dụng cônsixin là hoá chất chủ yếu để tạo thể đa bội. Khi thấm vào mô đang phân bào, cônsixin cản trở sự hình thành thoi phân bào làm cho NST không phân li.
– Các hoá chất gây đột biến đều là các hoá chất độc hai, nguy hiểm đối với người sử dụng. Cần sử dụng các biện pháp bảo hộ một cách cẩn thận.
- Sử dụng đột biến nhân tạo trong chọn giống
- Chọn giống vi sinh vật:
Phương pháp gây đột biến và chọn lọc đóng vai trò chủ yếu. Tuỳ vào mục đích chọn giống, người ta chọn lọc theo hướng:
– Thể đột biến tạo chất có hoạt tính cao.
– Thể đột biến sinh trưởng mạnh.
– Thể đột biến giảm sức sống.
- Chọn giống cây trồng.
Đối với cây trồng, người ta chú ý đến các đột biến làm giảm thời gian sinh trưởng, tăng năng suất và chất lượng, chống sâu bệnh, chịu các điều kiện bất lợi của môi trường.
- Chọn giống vật nuôi.
Phương pháp chọn giống vật nuôi bằng đột biến nhân tạo được áp dụng một cách hạn chế với các động vật bậc thấp, rất khó áp dụng với các động vật bậc cao.
- Ưu thế lai và thoái hoá giống
- Ưu thế lai
- Định nghĩa
– Hiện tượng cơ thể lai F1 có sức sống cao hơn, sinh trưởng nhanh hơn, phát triển mạnh hơn, chống chịu tốt hơn, các tính trạng năng suất cao hơn trung bình giữa hai bố mẹ hoặc vượt trội hơn cả hai bố mẹ được gọi là ưu thế lai.
– Nguyên nhân: về phương diện di truyền, các tính trạng số lượng do nhiều gen trội quy định. Khi lai giữa hai dòng thuần có kiểu gen khác nhau, đặc biết có các gen lặn biểu hiện một số đặc điểm xấu, ở con lai F1 chỉ có các gen trội có lợi mới được biểu hiện, gen trội át gen lặn, đặc tính xấu không được biểu hiện, vì vậy con lai F1 có nhiều đặc điểm tốt như mong muốn.
– Ví dụ: lai một dòng thuần mang hai gen trội lai với dòng thuần mâng 1 gen trội sẽ được con lai F1 mang 3 gen trội.
– Sơ đồ: P: AabbCC x aaBBcc → F1: AaBbCc.
- Phương pháp tạo ưu thế lai
– Ở cây trồng: phương pháp được sử dụng chủ yếu là lai khác dòng. Ví dụ: ngô, lúa, …
– Ở vật nuôi: phương pháp chủ yếu được sử dụng là phép lai kinh tế (sử dụng con lai F1 làm sản phẩm chứ không làm giống). Ví dụ: lợn, …
- Thoái hoá giống
– Biểu hiện thoái hoá giống: thế hệ sau sinh trưởng, phát triển kém dần, biểu hiện: phát triển chậm, năng suất giảm, tỉ lệ chết cao, nhiều dị tật, …
– Nguyên nhân: do qua tự thụ phấn hoặc giao phối gần làm cho các gen lặn có hại chuyển từ trạng thái dị hợp sang đồng hợp.
– Một số loài tự thụ phấn nghiêm ngặt hoặc thường xuyên giao phối gần không xảy ra hiện tượng thoái hoá vì chúng đã mang sẵn những cặp gen đồng hợp không gây hại cho chúng.
- Vai trò của tự thụ phấn và giao phối gần.
– Tự thụ phấn và giao phối gần được sử dụng nhằm củng cố và duy trì các tính trạng mong muốn, tạo dòng thuần.
- Các phương pháp chọn lọc trong chọn giống
- Chọn lọc hàng loạt
Dựa trên kiểu hình để chọn ra một nhóm cá thể có kiểu hình phù hợp nhất với mục tiêu chọn lọc để làm giống.
Có 2 kiểu chọn lọc hàng loạt là: chọn lọc 1 lần và chọn lọc 2 lần
– Ở cây trồng: Căn cứ vào chỉ tiêu đặt ra, chọn những cá thể tốt nhất, trộn lẫn hạt của chúng gieo trồng tiếp ở vụ sau. Qua nhiều lần như vậy chọn được giống có chỉ tiêu mong muốn, đưa vào sản xuất.
– Ở vật nuôi: chọn một lúc nhiều cá thể có các đặc điểm tốt. Qua nhiều thế hệ rồi so sánh với dạng gốc. Nếu giống có năng suất cao sẽ đem nhân giống đưa vào sản xuất.
Ưu, nhược điểm:
– Ưu điểm: dễ tiến hành, ít tốn thời gian, không đòi hỏi kĩ thuật cao, giá thành rẻ, được áp dụng phổ biến.
– Nhược điểm: chỉ căn cứ vào kiểu hình, chưa biết được kiểu gen nên năng suất thường không ổn định.
Do vậy, cần phải chọn lọc lặp đi lặp lại nhiều lần.
Phạm vi ứng dụng: thường được sử dụng đối với các loài giao phấn như lúa, ngô, …
- Chọn lọc cá thể
Chọn lấy một ít cá thể tốt, nhân lên một cách riêng rẽ theo từng dòng.
Đặc điểm:
– Chọn một vài cá thể tốt nhất từ dòng khởi đầu.
– Gieo riêng và cho tiến hành tự thụ phấn.
– So sánh với dạng gốc để tiến hành tự thụ phấn.
– Nhân giống, đưa vào sản xuất đại trà.
Ưu, nhược điểm:
– Ưu điểm: nhanh chóng chọn được các dòng thuần chủng về tính trạng tốt, giống có độ đồng đều cao, ổn định.
– Nhược điểm: phải ứng dụng các kĩ thuật khoa học, tốn thời gian, giá thành đắt, không được áp dụng phổ biến.
Phạm vị ứng dụng: các cây tự thụ phấn, các cây nhân giống vô tính, … áp dụng trong các phòng thí nghiệm, vườn ươm thực vật.
CHỦ ĐỀ 1. MÔI TRƯỜNG – SINH VẬT
- Lý Thuyết
- Môi trường và các nhân tố sinh thái
- Định nghĩa
– Môi trường sống của sinh vật bao gồm tất cả các yếu tố bao quanh sinh vật.
– Có 4 loại môi trường: môi trường nước; môi trường đất – không khí; môi trường trong đất; môi trường sinh vật.
– Nhân tố sinh thái là những yếu tố của môi trường tác động đến sinh vật.
– Các nhân tố sinh thái có thể xếp thành 2 loại chính là các nhân tố vô sinh và các nhân tố hữu sinh; trong đó nhóm nhân tố hữu sinh lại chia thành nhân tố con người và nhân tố các sinh vật khác.
- Giới hạn sinh thái
– Giới hạn sinh thái của sinh vật với một nhân tố sinh thái là giới hạn chịu đựng của sinh vật đối với nhân tố sinh thái đó.
– Ví dụ: giới hạn nhiệt độ của cá rô phi ở Việt Nam.
Hình
- Ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái lên sinh vật
- Ảnh hưởng của ánh sáng
- Ảnh hưởng của ánh sáng đên thực vật
– Ánh sáng có ảnh hưởng lớn tới hình thái và hoạt động sinh lí của cây.
– Do cây có tính hướng sáng nên các cây mọc trong rừng thường có thân cao, thẳng, cành lá chỉ tập trung ở phần ngọn (hiện tượng tỉa cành tự nhiên) còn các cây mọc đơn ngoài sáng thường thấp, tán rộng.
– Tuỳ theo khả năng thích nghi với điều kiện chiếu sáng, thực vật chia thành 2 nhóm là nhóm cây ưa sáng và cây ưa bóng.
- Ảnh hưởng của ánh sáng đến động vật.
– Ánh sáng ảnh hưởng đến đời sống động vật, tạo điều kiện cho động vật nhận biết các vật và định hướng di chuyển cho sinh vật trong không gian.
– Ánh sáng ảnh hưởng đến hoạt động, khả năng sinh trưởng và sinh sản của động vật.
– Có 2 nhóm động vật cơ bản: động vật ưa sáng và động vật ưa tối.
2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến đời sống sinh vật
– Nhiệt độ của môi trường ảnh hưởng đến hình thái, hoạt động sinh lí của sinh vật.
– Sinh vật được chia thành sinh vật hằng nhiệt và sinh vật biến nhiệt.
– Đa số sinh vật sống trong phạm vi nhiệt độ từ 0 – 50oC. Tuy nhiên, cũng có một số sinh vật nhờ khả năng thích nghi mà có thể sống ở những nhiệt độ rất thấp hoặc rất cao.
- Ảnh hưởng của độ ẩm đến đời sống sinh vật
– Thực vật và động vật đều có những đặc điểm khác nhau để thích nghi với các điều kiện môi trường có độ ẩm khác nhau.
– Dựa vào mức độ thích nghi của sinh vật với độ ẩm, thực vật được chia thành 2 nhóm là thựa vật ưa ẩm và thực vật chịu hạn còn động vật thì chia thành 2 nhóm là động vật ưa ẩm và động vật ưa khô.
- Ảnh hưởng giữa các sinh vật với nhau
- Trong cùng 1 loài
– Các cá thể sinh vật cùng loài sống gần nhau, liên hệ với nhau hình thành lên nhóm cá thể.
– Trong điều kiện môi trường thuận lợi, các cá thể cùng loài sống tụ tập với nhau tạo ra các quần tụ cá thể, hỗ trợ nhau khai thác các điều kiện môi trường.
– Trong điều kiện môi trường bất lợi, các cá thể cạnh tranh nhau gay gắt dẫn đến một số hiện tượng như tự tỉa cành, ăn lẫn nhau, …
- Các loài khác nhau.
Giữa các loài khác nhau có 2 dạng quan hệ là hỗ trợ và đối địch.
Hình
CHỦ ĐỀ 2. QUẦN THỂ
- Lý Thuyết
- Quần thể
- Định nghĩa
– Quần thể sinh vật là tập hợp các cá thể cùng loài, sinh sống trong một khoảng không gian nhất định, ở một thời điểm xác định, những cá thể có khả năng sinh sản tạo thành thế hệ mới.
Ví dụ: Tập hợp các con cá mè đang được nuôi trong cùng 1 ao là một quần thể. Trong đó tập hợp các cá thể cá mè, cá chép, cá rô phi trong ao đó không được tính là một quần thể.
- Những đặc trưng cơ bản
- Tỉ lệ giới tính
– Tỉ lệ giới tính là tỉ lệ giữa số lượng cá thể đực/cá thể cái.
– Tỉ lệ giới tính thay đổi chủ yếu theo nhóm tuổi của quần thể và phụ thuộc vào sự tử vong không đồng đều giữa cá thể đực và cái.
– Tỉ lệ đực/cái quan trọng vì nó cho thấy tiền năng sinh sản của quần thể.
- Thành phần nhóm tuổi
– Trong 1 quần thể, thông thường có 3 nhóm tuổi chính là: nhóm tuổi trước sinh sản, nhóm tuổi sinh sản, nhóm tuổi sau sinh sản.
– Để biểu diễn thành phần nhóm tuổi, người ta sử dụng các tháp tuổi. Có 3 dạng tháp tuổi như sau:
A: Tháp tuổi dạng phát triển
B: Tháp tuổi dạng ổn định
C: Tháp tuổi dạng giảm sút
- Mật độ quần thể
– Mật độ quần thể là số lượng hay khối lượng sinh vật có trong một đơn vị diện tích hay thể tích.
– Mật độ quần thể không cố định mà thay đổi theo mùa, theo năm và phụ thuộc vào chu kì sống của sinh vật.
– Mật độ quần thể là một đặc trưng quan trọng nhất của quần thể vì nó quyết định mức sử dụng nguồn sống trong môi trường và khả năng sinh sản và tử vong của cá thể.
- Quần thể người
– Ngoài các đặc điểm sinh học như quần thể các sinh vật khác, quần thể người có những đặc trưng kinh tế – xã hội như pháp luật, kinh tế, giáo dục, …
– Tháp tuổi ở người chia thành 2 nửa: nửa bên phải biểu thị các nhóm tuổi của nữ, nửa bên trái biểu thị các nhóm tuổi của nam.
– Tăng dân số tự nhiên là kết quả của số người sinh ra nhiều hơn số người tử vong. Trong thực tế, sự tăng giảm dân số còn chịu ảnh hưởng của sự di cư.
– Việc tăng dân số quá nhanh có thể dẫn đến nhiều ảnh hưởng xấu đến môi trường và xã hội như: thiếu nơi ở, thiếu lương thực, thiếu các cơ sở hạ tầng, … chặt phá rừng, ô nhiễm môi trường.
– Để hạn chế ảnh hưởng xấu của sự gia tăng dân số, mỗi quốc gia cần phải có chính sách phát triển dân số hợp lí.
- Quần xã
- Định nghĩa
Quần xã sinh vật là một tập hợp các quần thể sinh vật thuộc nhiều lài khác nhau cùng sống trong một không gian nhất định.
Ví dụ: quần xã rừng mưa nhiệt đới, quần xã rừng ngập mặn ven biển, …
- Các đặc điểm của quần xã
- Mối quan hệ giữa quần xã và ngoại cảnh
– Các nhân tố vô sinh và hữu sinh luôn ảnh hưởng đến quần xã.
– Số lượng cá thể của mỗi quần thể trong quần xã luôn luôn được khống chế ở mức độ phù hợp với khả năng của môi trường, tạo nên sự cân bằng sinh học trong quần xã.
III. Hệ sinh thái
- Định nghĩa:
– Hệ sinh thái bao gồm quần xã sinh vật và khu vực sống của quần xã đó (sinh cảnh).
– Trong hệ sinh thái, các sinh vật luôn tác động lẫn nhau và tác động lại với các nhân tố vô sinh của môi trường tạo thành 1 hệ thống hoàn chỉnh và tương đối ổn định.
– Một hệ sinh thái hoàn chỉnh có các thành phần chủ yếu sau:
- Các thành phần vô cơ như: đất đá, nước, chất khoáng, …
- Sinh vật sản xuất: thực vật.
- Sinh vật tiêu thụ: động vật ăn thực vật và động vật ăn thịt.
- Sinh vật phân giải.
- Chuỗi thức ăn và lưới thức ăn
- Chuỗi thức ăn.
– Chuỗi thức ăn là một dãy nhiều loài sinh vật có quan hệ đinh dưỡng với nhau. Mỗi loài trong chuỗi thức ăn vừa là sinh vật tiêu thụ mắt xích phía sau, vừa là sinh vật bị mắt xích phía trước tiêu thụ.
Ví dụ: Cây xanh → Sâu → Bọ ngựa
- Lưới thức ăn
– Chuỗi thức ăn là một tặp hợp các lưới thức ăn có chung nhiều mắt xích tồn tại trong một hệ sinh thái.
CHỦ ĐỀ 3. CON NGƯỜI – MÔI TRƯỜNG
- Lý Thuyết
- Tác động của con người với môi trường.
– Con người trải qua các thời kì lịch sử khác nhau đã tác động đến môi trường sống.
– Nhiều hoạt động của con người gây hậu quả xấu đến môi trường. Tác động lớn nhất là các hoạt động: đốt rừng để săn bắn, canh tác đất nông nghiệp, khai thác khoáng sản, …
– Các hoạt động của con người gây phá huỷ thảm thực vật, từ đó gây xói mòn và thoái hoá đất, ô nhiễm môi trường, hạn hán, lũ lụt, …
- Ô nhiễm môi trường
- Định nghĩa
– Ô nhiễm môi trườn là hiện tượng môi trường bị bẩn, đồng thời các tính chất vật lí, hoá học, sinh học của môi trường bị thay đổi, gây tác hại tới đời sống của con người và các sinh vật khác.
– Ô nhiễm chủ yếu do con người gây ra. Ngoài ra, ô nhiễm còn do một số hoạt động của tự nhiên: núi lửa phun trào, lũ lụt, thiên tai, …
- Các tác nhân gây ô nhiễm chủ yếu
– Ô nhiễm do các chất khí CO, SO2, CO2, NO2, … và bụi thải ra từ các hoạt động đốt cháy nhiên liệu dùng trong công nghiệp và sinh hoạt.
– Ô nhiễm do hoá chất bảo vệ thực vật và chất độc háo học
– Ô nhiễm chất phóng xạ từ chất thải từ các công trường khái thác chất phóng xạ, các nhà máy điện nguyên tử và các vụ thử vũ khí hạt nhân.
– Ô nhiễm các chất thải rắn được thải ra từ quá trình sản xuất và sinh hoạt.
– Ô nhiễm do các sinh vật gây bệnh.
- Hạn chế ô nhiễm môi trường
– Có nhiều biện pháp phòng chống ô nhiễm môi trường khác nhau.
– Mỗi người cần có ý thức trách nhiệm trong vấn đề bảo vệ môi trường, bảo vệ cảnh quan sinh thái.
III. Sử dụng hợp lí tài nguyên
- Các dạng tài nguyên
– Có 3 dạng tài nguyên chủ yếu là: tài nguyên tái sinh, tài nguyên không tái sinh và tài nguyên năng lượng vĩnh cửu.
– Tài nguyên tái sinh: dạng tài nguyên khi sử dụng hợp lí thì sẽ có điều kiện để phát triển phục hồi lại.
– Tài nguyên không tái sinh: dạng tài nguyên sau một thời gian sử dụng sẽ bị cạn kiệt.
– Tài nguyên năng lượng vĩnh cửu: năng lương mặt trời, gió, sóng, …
- Sử dụng hợp lí tài nguyên
– Tài nguyên thiên nhiên không phải vô tận, con người cần phải sử dụng một cách tiết kiệm và hợp lí.
– Bảo vệ rừng và cây xanh trên mặt đất sẽ có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ đất, nước và các tài nguyên sinh vật khác.
- Bảo vệ các hệ sinh thái
– Trên Trái đất có nhiều hệ sinh thái đa dạng, trong đó quan trọng nhất, cần phải bảo vệ là hệ sinh thái rừng, hệ sinh thái biển, hệ sinh thái nông nghiệp.
– Mỗi quốc gia cần có kế hoạch khai thác và bảo vệ các hệ sinh thái đã có, góp phân bảo vệ môi trường Trấi đất.
- Luật Bảo vệ môi trường
– Luật bảo vệ môi trường được ban hành nhằm ngăn chăn, khắc phục các hậu quả xấu do hoạt động của con người và thiên nhiên gây ra.
– Theo Luật Bảo vệ môi trường, tất cả mọi tổ chức, cá nhân đều có trách nhiệm giữ môi trường trong lành, đảm bảo cân bằng sinh thái, ngăn chặn và khắc phục hậu quả xấu xảy ra, khai thác hợp lí tài nguyên; …