Sinh học 12 Bài 32: Nguồn gốc sự sống

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.

Quá trình hình thành các hợp chất hữu cơ theo phương thức hóa học dưới tác động của các tác nhân tự nhiên. Từ chất vô cơ → chất hữu cơ đơn giản → chất hữu cơ phức tạp

a. Quá trình hình thành các chất hữu cơ đơn giản từ các chất vô cơ

•  Trong khí quyển nguyên thủy của trái đất (được hình thành cách đây khoảng 4,5 tỉ năm) có chứa các khí như hơi nước, khí CO₂, NH₃, và rất ít khí nitơ…Khí ôxi chưa có trong khí quyển nguyên thủy.
• Dưới tác động của nhiều nguồn năng lượng tự nhiên, các chất vô cơ đã hình thành các chất hữu cơ đơn giản gồm 2 nguyên tố C, H rồi đến các hợp chất có 3 nguyên tố C, H, O và 4 nguyên tố C, H, O, N.
• Theo Oparin và Handan(1920): Từ các chất vô cơ  Q sấm sét, tia tử ngoại  ⇒ các hợp chất hữu cơ đơn giản đầu tiên.
• 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)

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

- Các chất hữu cơ đơn giản hòa tan trong các đại dương nguyên thủy, trên nền đáy bùn sét của đại dương, chúng có thể được cô đọng lại và hình thành các chất trùng hợp như prôtêin và axit nucleic.

- Nhiều thực nghiệm đã chứng minh sự trùng hợp ngẫu nhiên của các đơn phân, các axit amin, thành các đại phân tử prôtêin trên nền bùn sét nóng.

- Thí nghiệm của Fox và các cộng sự (1950): H.hợp axit amin khô 150 – 180 độC  chuỗi peptit ngắn (Prôtêin nhiệt).

- Tóm lại: Trong điều kiện khí quyển không có O2:

+ Từ các chất vô cơ Q sấm sét, tia tử ngoại ⇒ các hợp chất đơn giản: aa, Nu, đường đơn, axit béo... kết hợp lại   ⇒  các đại phân tử hữu cơ.

+ Từ các Nu Trùng phân  ⇒  các ARN khác nhau về thành phần và L → ARN có khả năng nhân đôi tốt dưới tác dụng của CLTN. Từ ARN → ADN bền vững hơn, khả năng phiên mã chính xác hơn ⇒ ADN là nơi lưu trữ và bảo quản TTDT, còn ARN làm nhiệm vụ dịch mã

+ Cơ chế dịch mã có thể được hình thành:

• Các aa liên kết yếu với các Nu/ARN, còn ARN như khuôn mẫu để các aa bám vào và liên kết với nhau → chuỗi p.peptit ngắn " Prôtêin.
• Nếu chuỗi polypeptit ngắn này có đặc tính của enzim xúc tác cho quá trình phiên mã và dịch mã thì sự tiến hoá sẽ xảy ra nhanh hơn.

Là giai đoạn hình thành nên các tế bào sơ khai và sau đó hình thành nên các tế bào sống đầu tiên.

- 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)

• 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.

Câu 1: Chứng minh ADN có trước hay ARN có trước?

Hướng dẫn giải

• 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 → ADN.

Câu 2: Trong điều kiện của Trái Đất hiện nay, các hợp chất hữu cơ có thể được hình thành từ các chất vô cơ nữa không?

Hướng dẫn giải

Trái đất ngày nay khác với khi mới được hình thành: khí quyển của trái đất trước kia không có Ôxi nên các chất hữu cơ được tao ra sẽ không bị ôxi hoá. Còn ngày nay, nếu các chất hữu cơ được tạo ra bằng con đường hoá họcở đâu đó trên trái đất thì nó sẽ bị ôxy hoá nhanh chóng và bị các VSV phân huỷ mà không thể lặp lại qt tiến hoá hoá học như trước đây...

Câu 1: Trong điều kiện của Trái Đất hiện nay, các hợp chất hữu cơ có thể được hình thành từ các chất vô cơ nữa không?

Câu 2: Giai đoạn tiến hóa tiền sinh học và sinh học diễn ra như thể nào?

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 đơn 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: Trong quá trình phát sinh sự sống, giai đoạn kéo dài nhất là

A. giai đoạn tiến hóa hóa học

B. giai đoạn tiến hóa sinh học

C. giai đoạn tiến hóa tiền sinh học

D. không có đáp án đúng

Sau khi học xong bài này các em cần:

• Trình bày được sự phát sinh sự sống trên trái đất : quan niệm hiện đại về các giai đoạn chính : tiến hóa hóa học, tiến hóa tiền sinh học
• Giải thích được các thí ngiệm chứng minh quá trình trùng phân tạo ra các đại phân tử hữu cơ từ các đơn phân.
• Giải thích được các cơ chế nhân đôi, phiên mã, dịch mã đã có thể được hình thành như thế nào.
• Giải thích được sự hình thành các tế bào nguyên thuỷ đầu tiên.