PHẦN 2: SỰ PHÁT SINH SỰ SỐNG

PHẦN 2: SỰ PHÁT SINH SỰ SỐNG
BẢN CHẤT CỦA SỰ SỐNG
I. CƠ SỞ VẬT CHẤT CHỦ YẾU CỦA SỰ SỐNG

- Cơ thể sống có khoảng 60 nguyên tố, phổ biến:

* C, H, O, N (chiếm 96%)
* Ca, Mg, Fe, Cl, Cu, Mn, .

- Các nguyên tố này hợp thành:

* Chất vô cơ: nước, muối khoáng.
* Chất hữu cơ: đường (glucid), đạm (protein), béo (lipid), .

- Chất hữu cơ có đặc điểm chung là hợp chất của carbon.

- Ngày nay đã xác định vật chất chủ yếu của sự sống là protein
và acid nucleic.
Protein

- Thành phần chủ yếu của chất nguyên sinh và cấ�u tạo của
cơ thể.

- Thành phần chức năng trong cấu tạo enzym, hormon đóng
vai trò xúc tác, điều hòa.

Acid nucleic

- Đóng vai trò quan trọng trong di truyền và sinh sản.


Đây là hai đại phân tử có kích thước và khối lượng lớn.
Cấu trúc đa phân tử làm cho protein và acid nucleic đa
dạng nhưng lại rất đặc thù









II. NHỮNG DẤU HIỆU ĐẶC TRƯNG CỦA SỰ SỐNG

- Các tổ chức sống là một hệ mở

* Thường xuyên trao đổi chất với môi trường
* Thường xuyên tự đổi mới thành phần của tổ chức

- Việc phát hiện cấu trúc và chức năng của acid nucleic đã bổ sung các dấu hiệu độc đáo khác của sự sống, như: tự sao chép, tự điều chỉnh, tích lũy thông tin di truyền.


Tóm lại, các vật thể sống trên trái đất này là một hệ mở, có cơ sở vật chất chủ yếu là các đại phân tử protein và acid nucleic, có khả năng tự đổi mới, tự sao chép, tự điều chỉnh và tích lũy thông tin di truyền.
SỰ PHÁT SINH SỰ SỐNG
I. QUAN NIỆM HIỆN ĐẠI VỀ SỰ PHÁT SINH SỰ SỐNG

Sự phát sinh sự sống là quá trình tiến hóa của các hợp chất
carbon dẫn đến sự hình thành hệ tương tác giữa các đại phân
tử protein và acid nucleic có khả năng tự nhân đôi, tự đổi mới.


II. TIẾN HÓA HÓA HỌC

- Là quá trình hình thành những phân tử hữu cơ từ những chất vô cơ và từ phân tử hữu cơ đơn giản đến phân tử hữu cơ phức tạp.

- Quá trình này liên quan đến đặc điểm của bề mặt trái đất lúc bấy giờ

1. Điều kiện tự� nhiên

- Khí quyển nguyên thủy trái đất đã có nhiều chất khí: mêtan (CH4), amoniac (NH4), cianogen (C2N2), carbo oxid (CO), hơi nước (H2O).

- Tác dụng của nhiều nguồn năng lượng tự nhiên: bức xạ mặt trời, tia tử ngoại, sự phóng điện trong khí quyển, hoạt động núi lửa, sự phân rã phóng xạ.

Kết quả

C,H ? C,H,O ? C,H,O,N
carbur hydro glucid acid amin ? protein
lipid nucleotid acid nucleic

SỰ HÌNH THÀNH SỰ SỐNG TRÊN TRÁI ĐẤT
2. Thực nghiệm sự hình thành chất hữu cơ

- Cho tia lửa điện cao thế phóng qua
hổn hợp hơi nước, CO2, CH4, NH3,
thu được một số loại acid amin.

- Cho tia tử ngoại chiếu qua hổn hợp
hơi nước, mêtan, amoniac, carbon
oxit cũng thu được acid amin.

- Đun nóng hổn hợp acid amin ở 150
-180oC, tạo thành mạch polypeptid.

- Nhiều thí nghiệm tiếp theo cũng tổng
hợp được các polypeptid và polynucleotid.


II. TIẾN HÓA TIỀN SINH HỌC

Sự hình thành mầm móng của những cơ thể đầu tiên bắt đầu từ 4 sự kiện quan trọng
- Sự tạo thành các coacerva: các chất cao phân tử trong nước tạo thành dịch keo gọi là coacerva.
- Sự hình thành màng bao: lớp lipid lưỡng cực kết hợp với protein tạo thành màng bán thấm bao lấy các coacerva.
- Sự xuất hiện các enzym: các protein tạo thành đóng vai trò enzym, xúc tác làm quá trình tổng hợp và phân giải các chất hữu cơ diễn ra nhanh hơn.
- Sự xuất hiện cơ chế sao chép: đây là bước quan trọng trong việc tạo ra các dạng sống từ dạng ban đầu.
Chất khởi đầu
Phân tử và hệ đại phân tử
Sinh vật ngày nay
CH4
H2
NH3
H2O
CO
Đơn phân
Polysaccharid-lipid
Protein-lipid
polynucleotid
polypeptid
Protein -acid nucleic
Người
Động vật
Thực vật
Vi khuẩn
Virus
Tiền sinh vật
Tiến hóa hóa học
Tiến hóa tiền sinh học
Tiến hóa sinh học
QUÁ TRÌNH TIẾN HOÁ Ở SINH VẬT
Tế bào sống là tập hợp ngẫu nhiên của các phân
tử lơ lững trong nước cách nay hơn 3,5 tỉ năm.

- Quá trình gồm ba bước:


* ARN ? ARN (nhờ sự bắt cặp của các baz bổ sung)

* ARN ? Protid

* Màng Lipid bao lấy ARN và Protid
VAI TRÒ CỦA MÀNG LIPID



ARN




Enzym



Khoâng coù voû boïc Coù voû boïc

Khi trong túi Lipid hoặc Phospholipid, các chất tác động qua lại

ARN ? Protein ? Enzym
Enzym ? ARN ? Tế bào sống đầu tiên
VAI TRÒ CỦA MÀNG LIPID



ARN




Enzym



Khoâng coù voû boïc Coù voû boïc

Khi trong túi Lipid hoặc Phospholipid, các chất tác động qua lại

ARN ? Protein ? Enzym
Enzym ? ARN ? Tế bào sống đầu tiên
- Tế bào ban đầu phân chia và tiến hóa thành procaryote



Procaryote coå

Archaebacteria


Eubacteria


- Kî khí soáng trong ñieàu kieän
acid noùng (vi khuaån löu huøynh)


- Kî khí khöû CO2 thaønh metan
(vi khuøan metanogen)



- Soáng trong ñieàu kieän muoái maën
(vi khuaån öa maën)



- Vi khuaån quang hôïp luïc (kî khí)


- Vi khuaån Gram–khoâng quang hôïp


- Vi khuaån Gram +


- Vi khuaån lam (Cyanobacteria)


- Vi khuaån quang hôïp tía

- Tế bào đầu tiên có dạng mycoplasma: giống vi khuẩn nhỏ (?3?m), ký sinh ở động vật và thực vật, chứa acid nucleic đủ tổng hợp 750 protein

Vi khuaån

Vi khuaån tím

Vi khuaån lam

Thöïc vaät

Ñoäng vaät

Naám
SƠ ĐỒ CÂY TIẾN HOÁ TỪ VI KHUẨN
PROCARYOTE CỔ XƯA

Vi khuẩn kỵ khí và
Eucaryote cổ xưa chưa biết
Eucaryote cổ xưa


Lạp thể
Ty thể


- Sự thay ARN = ADN là một chuyển biến quan trọng


* Tích trữ nhiều thông tin
* Thông qua ARN để tổng hợp nhiều enzym và protein cấu trúc
* Tổng hợp các phần tử nhỏ cần cho tế bào (thay vì lấy từ bên
ngoài)
* Phân bố lại năng lượng cần cho tế bào
* Duy trì trạng thái hóa học bên trong tế bào


- Sự tiến hoá quan trọng trong giai đoạn này là về biến dưỡng tạo ra hàng trăm enzym tổng hợp các chất cho cơ thể (không lệ thuộc môi trường)

* Giúp sinh vật thích nghi với nhiều loại cơ chất khác nhau
* Tă�ng cường tiêu hóa nội bào



GIẢ THUYẾT VỀ SỰ HOÀN THIỆN
HỆ THỐNG BIẾN DƯỠNG Ở TẾ BÀO


D




E



E

B

C

D



C

B

C

E

D

A

A

B

E
E
C

E
D

I. SỰ THÍCH NGHI VỚI NGUỒN CƠ CHẤT KHÁC NHAU
II. SỰ TIÊU HÓA NỘI BÀO
A

A

A

A

A

E

B

A

E

B

C

E

A

B

C

D

E

E

E

TIẾN HOÁ TRONG THU NHẬN NĂNG LƯỢNG
1. Vi khuẩn quang hợp
* Có khả năng cố định CO2 và N2 trong không khí
* Phân giải nước thành Oxy tự do


2. Vi khuẩn hiếu khí
* Sử dụng Oxy tự do cho quá trinh hô hấp
* Oxid hoá các chất dinh dưỡng
Quá trình lên men: 1 phân tử glucose 58 kcal
Biến dưỡng
Oxid hoá hiếu khí : 1 phân tử glucose 686 kcal (12 lân)

Sinh sản Nấm men trong đìều kiện hiếu khí tăng gấp 20 lần

Sự quang hợp và hô hấp tạo giai đoạn mới trong tiến hoá
GIAÛ THUYEÁT VEÀ SÖÏ HÌNH THAØNH NHAÂN VAØ MAØNG NHAÂN

Töø Procaryote ñôn giaûn thaønh Eucaryote phöùc taïp
SỰ TIẾN HÓA CƠ THỂ ĐA BÀO TỪ ĐƠN BÀO
SỰ TIẾN HÓA CƠ THỂ ĐA BÀO TỪ ĐƠN BÀO
SỰ PHÁT SINH
SỰ SỐNG
Dạng cổ xưa phổ biến
CÂY TIẾN HÓA