Bài 32: Nguồn gốc sự sống

1. Tiến hoá hoá học

•  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.

• TN 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.

Tiến hoá tiền sinh học 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.

Sơ đồ kiến thức bài học

1. Tiến hoá hoá học

•  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.

• TN 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.

Tiến hoá tiền sinh học 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.

Sơ đồ kiến thức bài học