BÀI 32: NGUỒN GỐC SỰ SỐNG

CHƯƠNG II: SỰ PHÁT SINH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA SỰ SỐNG TRÊN TRÁI ĐẤT

BÀI 32: NGUỒN GỐC SỰ SỐNG

Xét về toàn bộ quá trình tiến hóa, sự sống trên Trái Đất đã trải qua các giai đoạn sau:

- Tiến hóa hóa học: sự hình thành và tiến hóa của các hợp chất hữu cơ

- Tiến hóa tiền sinh học: sự hình thành và tiến hóa của các tế bào sơ khai

- Tiến hóa sinh học: sự tiến hóa của các loài sinh vật trên Trái Đất cho đến ngày nay.

I. TIẾN HÓA HÓA HỌC

1. Hình thành các chất hữu cơ đơn giản từ các chất vô cơ:

- Theo ông Oparin (Nga) và Haldane (Anh) đã độc lập nhau cùng đưa ra giả thuyết cho rằng các hợp chất hữu cơ đơn giản đầu tiên trên trái đất có thể được xuất hiện bằng con đường hóa tổng hợp từ các chất vô cơ nhờ nguồn năng lượng là sấm sét, tia tử ngoại, núi lửa: Bầu khí quyển nguyên thuỷ không có oxi, dưới tác dụng của nguồn năng lượng tự nhiên (tia chớp, tia tử ngoại, núi lửa …) 1 số các chất vô cơ kết hợp tạo nên chất hữu cơ đơn giản: a. amin, nucleotit, đường đơn, a. xit béo … Các đơn phân kết hợp với nhau tạo thành các đại phân tử.

- Ông Miller và Uray đã làm thí nghiệm kiểm chứng: Tạo ra môi trường có thành phần hóa học giống khí quyển của trái đất nguyên thủy trong bình thuỷ tinh. Hỗn hợp khí CH4, NH3, H2 và hơi nước được đặt trong điều kiện phóng điện liên tục suốt 1 tuần lễ. Kết quả các ông đã thu được 1 số chất hữu cơ đơn giản trong đó có các a. amin. Các chất hữu cơ được hình thành trong điều kiện hoá học của bầu khí quyển nguyên thuỷ ngày càng phức tạp dần CH → CHO → CHON

=> Thí nghiệm của Milơ và Urây (1953): H.hợp khí H2, NH3, CH4, H2O Dòng điên cao thê ⇒ một số chất hữu cơ đơn giản (Axit amin)

2. Quá trình trùng phân tạo nên các đại phân tử hữu cơ:

- Để chứng minh các đơn phân như axit amin có thể kết hợp với nhau tạo nên các chuỗi polipeptit đơn giản trong điều kiện trái đất nguyên thuỷ, ông Fox và các cộng sự vào năm 1950 đã tiến hành thí nghiệm đun nóng hỗn hợp các axit amin khô ở nhiệt độ từ 150 → 180^oC và đã tạo ra được các chuỗi peptit ngắn (gọi là prôtêin nhiệt).

→ Kết luận: Các đơn phân tử kết hợp với nhau tạo thành các đại phân tử.

3. Sự xuất hiện cơ chế tự nhân đôi:

a. ADN có trước hay ARN có trước?

- Một số bằng chứng đã chứng minh ARN có thể tự nhân đôi không cần enzim nên ARN tiến hóa trước ADN.

- ARN có khả năng tự nhân đôi, CLTN sẽ chọn các phân tử ARN có khả năng tự sao tốt, có hoạt tính enzim tốt làm vật liệu di truyền. Từ ARN à ADN.

b. Hình thành cơ chế dịch mã:

- ARN là khuôn để các axit amin liên kết nhau tạo thành chuỗi polipeptit và chúng được bao bọc bởi màng bán thấm cách li với môi trường ngoài.

II. TIẾN HÓA TIỀN SINH HỌC:

- Các đại phân tử: lipit, protit, a. nucleic … xuất hiện trong nước và tập trung cùng nhau thì các phân tử lipit do đặc tính kị nước sẽ lập tức hình thành nên lớp màng bao bọc lấy tập hợp các đại phân tử hữu cơ tạo nên các giọt nhỏ li ti khác nhau. Các giọt này chịu sự tác động của CLTN sẽ tiến hóa dần tạo nên các tế bào sơ khai (protobiont).

- Các protobiont nào có được tập hợp các phân tử giúp chúng có khả năng trao đổi chất và năng lượng với bên ngoài, có khả năng phân chia và duy trì thành phần hóa học thích hợp thì được giữ lại và nhân rộng.

- Bằng thực nghiệm các nhà khoa học cũng đã tạo được các giọt gọi là lipôxôm khi cho lipit vào trong nước cùng với một số các chất hữu cơ khác nhau. Lipit đã tạo nên lớp màng bao lấy các hợp chất hữu cơ khác và một số li-pô-xôm cũng đã biểu hiện một số đặc tính sơ khai của sự sống như phân đôi, trao đổi chất với môi trường bên ngoài. Ngoài ra các nhà khoa học cũng tạo được các giọt côaxecva có khả năng tăng kích thước và duy trì cấu trúc ổn định trong dung dịch.

- Sau khi các tế bào nguyên thuỷ được hình thành thì quá trinh tiến hoá sinh học tiếp diễn, dưới tác động của các nhân tố tiến hoá đã tạo ra các loài sinh vật như ngày nay. Tế bào nhân sơ (cách đây 3,5 tỉ năm), đơn bào nhân thực (1,5 – 1,7 tỉ năm), đa bào nhân thực (670 triệu năm).

III- Tiến hoá sinh học

Từ các tế bào nguyên thủy, dưới tác động của chọn lọc tự nhiên (trên cơ sở đột biến trong gen và chọn lọc của môi trường) sẽ tiến hóa hình thành nên các cơ thể đơn bào đơn giản – tế bào sinh vật nhân sơ cách đây 3.5 tỉ năm.

Từ tế bào nhân sơ tổ tiên sẽ tiến hóa thành các sinh vật nhân sơ và nhân thực.

Sự tiến hóa sinh học diễn ra cho đến ngày nay và tạo ra toàn bộ sinh giới ngày nay.

BÀI TẬP :

Câu 1. Trong điều kiện hiện nay của Trái Đất, các hợp chất hữu cơ được hình thành bằng con đường nào?

- Các chất hữu cơ chủ yếu được tạo thành bằng con đường hữu cơ trong cơ thể sống, nghĩa là do cơ thể của các sinh vật tổng hợp nên bằng con đường đồng hóa chứ không thể bằng con đường vô cơ ngoài tự nhiên được.

Câu 2. Vì sao hiện nay các cơ thể sống không có khả năng hình thành bằng con đường vô cơ?

- Vì nếu có một tác nhân nào đó tạo thành các chất hữu cơ bên ngoài tự nhiên thì ngay lập tức các chất hữu cơ này sẽ bị ôxi hóa hoặc bị các sinh vật khác phân hủy và như vậy không thể tiếp tục tiến hóa được.

Câu 3. Nêu vai trò của lipit trong quá trình tiến hoá tạo nên lớp màng bán thấm.

Màng lipit có vai trò rất quan trọng trong việc hình thành sự sống vì nhờ có màng mà các tập họp của các hợp chất hữu cơ khác nhau bên trong màng được cách li với thế giới bên ngoài. Những tập họp nào có được thành phần hoá học đặc biệt giúp chúng có khả năng nhân đôi (sinh sản) và lớn lên (sinh trưởng) thì tập hợp đó được CLTN duy trì.

Câu 4. Giải thích CLTN giúp hình thành nên các tế bào sơ khai như thế nào.

Tập hợp các đại phân tử trong các tế bào sơ khai (giọt côaxecva) có thể rất khác nhau. Những tế bào sơ khai nào có được tập hợp các đại phân tử giúp chúng có khả năng sinh trưởng, trao đổi chất, nhân đôi tốt hơn thì sẽ được CLTN duy trì, ngược lại sẽ bị CLTN đào thải.

Bài 5: Trình bày thí nghiệm của Mile về sự hình thành của các hợp chất hữu cơ?

Năm 1953. Mile (Miller) và Urây đã làm thí nghiệm kiểm tra giả thuyết của Oparin và Handan. Các ông đã tạo ra môi trường có thành phần hoá học giống khí quyển của Trái Đất nguyên thuỷ trong một bình thuỷ tinh 5 lít.
Hỗn hợp khí CH₄, NH₃, và hơi nước được đặt trong điều kiện phóng điện liên tục suốt một tuần. Kết quả thu được một số chất hữu cơ đơn giản trong đó có các axit amin.
Sau thí nghiệm của Mile – Urây, nhiều nhà khoa học khác đã lặp lại thí nghiệm này với thành phần các chất vô cơ có thay đổi chút ít và họ đều nhận được các hợp chất hữu cơ đơn giản khác nhau.

Bài 6 Nêu thí nghiệm chứng minh các prôtêin nhiệt có thể tự hình thành từ các axit amin mà không cần đến các cơ chế dịch mã?

Để chứng minh các đơn phân như axit amin có thế kết hợp với nhau tạo nên các chuỗi pôlipeptit đơn giản trong điều kiện của Trái Đất nguyên thuỷ, vào những năm 1950, Fox và các cộng sự đã tiến hành thí nghiệm đun nóng hỗn hợp các axit amin khô ở nhiệt độ từ 150 -180°c và đã tạo ra được các chuỗi peptit ngắn được gọi là prôtêin nhiệt.

Bài 7: Giả sử ở một nơi nào đó trên Trái Đất hiện nay các hợp chất hữu cơ được tổng hợp từ chất vô cơ trong tự nhiên thì liệu từ các chất này có thể tiến hoá hình thành nên các tế bào sơ khai như đã từng xảy ra trong quá khứ? Giải thích.

Không vì điều kiện hiện này trên trái đất rất nhiều. Ngay cả khi các chất hữu cơ có thể được hình thành bằng con đường hoá học ở một nơi nào đó trên Trái Đất như hiện nay thì những chất này cũng rất dễ bị các sinh vật khác phân giải.

Bài 8 Nêu vai trò của lipit trong quá trình tiến hóa tạo nên lớp màng bán thấm?

Màng lipit có vai trò rất quan trọng trong việc hình thành sự sống vì nhờ có màng mà các tập hợp của các chất hữu cơ khác bên trong màng được cách li với thế giới bên ngoài. Những tập hợp nào có được phần hoá học đặc biệt giúp chúng có khả năng tự nhân đôi (sinh sản) và lớn lên (sinh trưởng) thì tập hợp đó được CLTN duy trì.

Bài 9: Giải thích chọn lọc tự nhiên giúp hình thành lên các tế bào sơ khai như thế nào?

Khi các đại phân tử như lipit prôtêin, các nuclêic… xuất hiện trong nước và tập chung cùng nhau thì các phân tử lipit do đặc tính kị nước sẽ lập tức hình thành lên lớp màng bao bọc lấy tập hợp các đại phân tử tạo nên các giọt nhỏ li ti khác nhau. Những giọt nhỏ chứa các phân tử hữu cơ có màng bao bọc như vậy chịu sự tác động của chọn lọc tự nhiên sẽ tiến hóa dần tạo nên các tế bào sơ khai (prolobiont).

BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM:

Câu 1: Sự phát sinh, phát triển của sự sống trên Trái Đất lần lượt trải qua các giai đoạn:

A. Tiến hóa hóa học – tiến hóa sinh học.

B. Tiến hóa hóa học – tiến hóa tiền sinh học - tiến hóa sinh học.

C. Tiến hóa sinh học – tiến hóa hóa học – tiến hóa tiền sinh học.

D. Tiến hóa tiền sinh học – tiến hóa sinh học – tiến hóa hóa học.

Câu 2: Khi nói về giai đoạn tiến hóa hóa học, có bao nhiêu phát biểu sau đây đúng?

(1) Trong giai đoạn tiến hóa hóa học, các chất vô cơ kết hợp với nhau hình thành nên các chất hữu cơ đôn giản rồi từ đó hình thành các chất hữu cơ phức tạp dưới tác động của các nguồn năng lượng tự nhiên (bức xạ nhiệt, tia tử ngoại,…).

(2) Thực chất của tiến hóa hóa học là quá trình phức tạp hóa các hợp chất hữu cơ từ các chất vô cơ.

(3) Quá trình hình thành các hợp chất vô cơ từ chất hữu cơ bằng con đường hóa học.

(4) Năm 1950, Fox và cộng sự đã chứng minh được các protein nhiệt có thể tự hình thành các axit amin mà không cần đến các cơ chế dịch mã.

A. 1 B. 2

C. 3 D. 4

Câu 3: Trong các sự kiện sau đây, những sự kiện nào là của giai đoạn tiến hóa hóa học?

(1) Sự xuất hiện các enzim.

(2) Sự hình thành các tế bào sơ khai.

(3) Sự hình thành các phân tử hữu cơ đơn giản từ các chất vô cơ.

(4) Sự hình thành các đại phân tử hữu cơ từ các chất hữu cơ đơn giản.

(5) Sự xuất hiện màng sinh học.

(6) Sự hình thành các đại phân tử có khả năng tự sao chép.

A. (2), (4) và (6)

B. (2), (5) và (6)

C. (3), (4) và (6)

D. (1), (5) và (6)

Câu 4: Phát biểu nào sau đây không đúng khi nói về hiện tượng trôi dạt lục địa?

A. Trôi dạt lục địa là do các lớp dung nham nóng chảy bên dưới chuyển động.

B. Trôi dạt lục địa là do sự di chuyển của các phiến kiến tạo.

C. Cách đây khoảng 180 triệu năm, lục địa đã trôi dạt nhiều lần và làm thay đổi các đại lục, đại dương.

D. Hiện nay, các lục địa không còn trôi dạt nữa.

Câu 5: Dựa vào những biến đổi về địa chat, khí hậu, sinh vật, người ta chia lịch sử Trái Đất thành các đại theo thời gian từ trước đến nay là

A. đại Thái cổ, đại Nguyên sinh, đại Cổ sinh, đại Trung sinh, đại Tân sinh.

B. đại Thái cổ, đại Cổ sinh, đại Trung sinh, đại Nguyên sinh, đại Tân sinh.

C. đại Cổ sinh, đại Nguyên sinh, đại Thái cổ, đại Trung sinh, đại Tân sinh.

D. đại Thái cổ, đại Nguyên sinh, đại Trung sinh, đại Cổ sinh, đại Tân sinh.

Câu 6: Khi nói về sự phát triển của sinh giới, có bao nhiêu phát biểu sau đây đúng?

(1) Bò sát chiếm ưu thế ở kỉ kỉ Jura của đại Trung sinh.

(2) Đại Tân sinh đôi khi còn được gọi là kỉ nguyên của bò sát.

(3) Đại cổ sinh là đại mà sự sống di cư hàng loạt từ nước lên đất liền.

(4) Loài người xuất hiện ở kỉ Đệ tam của đại Tân sinh.

A. 1 B. 2

C. 3 D. 4

Câu 7: Khi nói về đại Tân sinh, có bao nhiêu nhận định sau đây không đúng?

(1) Cây hạt kín, chim, thú và côn trùng phát triển mạnh ở đại này.

(2) Được chia thành 2 kỉ, trong đó loài người xuất hiện vào kỉ Đệ tứ.

(3) Phân hóa các lớp Chim, Thú, Côn trùng.

(4) Ở kỉ Đệ tam, bò sát và cây hạt trần phát triển ưu thế.

A. 1 B. 2

C. 3 D. 4

Câu 8: Đại Trung sinh gồm các kỉ:

A. Cambri – Silua – Đêvôn.

B. Cambri – Tam điệp – Phấn trắng.

C. Tam điệp – Silua – Phấn trắng.

D. Phấn trắng – Jura – Tam điệp.

Câu 9: Phát biểu nào dưới đây là đúng?

A. Giai đoạn tiến hóa tiền sinh học là giai đoạn tiến hóa từ các chất vô cơ đơn giản hình thành nên các hợp chất hữu cơ đơn giản rồi đến các chất hữu cơ phức tạp.

B. Giai đoạn tiến hóa hóa học và giai đoạn tiến hóa tiền sinh học được tính từ khi bắt đầu hình thành những hợp chất hữu cơ đơn giản đến toàn bộ sinh giới như ngày nay.

C. Giai đoạn tiến hóa sinh học là giai đoạn tính từ khi xuất hiện những dạng sống đầu tiên trên Trái Đất đến toàn bộ sinh giới đa dạng, phong phú như ngày nay.

D. Giai đoạn tiến hóa tiền sinh học là giai đoạn tính từ những hợp chất hữu cơ đơn giản đến các sinh vật đầu tiên.

Câu 10: Ngày nay, sự sống không thể được hình thành từ các chất vô cơ theo phương thức hóa học vì:

A. thiếu những điều kiện lịch sử cần thiết

B. hoạt động phân giải của vi sinh vật đối với các chất sống ngoài cơ thể.

C. chất hữu cơ hiện nay trong thiên nhiên chỉ được tổng hợp theo phương thức sinh học trong các cơ thể sống.

D. cả A và B.

Đáp án - Hướng dẫn giải