Bài 32: Nguồn gốc sự sống

Sự sống trên Trái Đất được phát sinh và phát triển qua 3 giai đoạn:

• Tiến hoá hoá học: giai đoạn tiến hoá hình thành nên các hợp chất hữu cơ từ các chất vô cơ.
• Tiến hoá tiền sinh học: giai đoạn hình thành nên các tế bào sơ khai (protobiont) và những tế bào sống đầu tiên
• Tiến hoá sinh học: giai đoạn tiến hoá từ những tế bào đầu tiên hình thành nên các loài sinh vật như ngày nay dưới tác động của các nhân tố tiến hoá.

I. Lý thuyết

Nội dung 1. Tiến hóa hóa học

Quá trình hình thành các chất hữu cơ đơn giản

Giả thuyết: 1920, Oparin và Handan cho rằng các hợp chất hữu cơ đơn giản đầu tiên được hình thành bằng con đường tổng hợp hoá học từ các chất vô cơ nhờ nguồn năng lượng là sấm sét, tia tử ngoại, núi lửa, ...

Thí nghiệm: 1953, Milơ và Urây đã kiểm tra giả thuyết trên: Các chất vô cơ có trong khí quyển nguyên thuỷ (CH4, NH3, H2, hơi H2O) được đặt trong điều kiện phóng điện liên tục suốt một tuần → một số chất hữu cơ đơn giản trong đó có các axit amin.

Kết luận: các chất hữu cơ đơn giản hình thành từ các chất vô cơ theo con đường hoá học nhờ nguồn năng lượng tự nhiên.

Quá trình trùng phân tạo nên các phân tử hữu cơ

Trong những điều kiện nhất định, các đơn phân kết hợp với nhau tạo thành các đại phân tử.

Sự hình thành các đại phân tử ARN và ADN có khả năng tự nhân đôi

Các nuclêôtit kết hợp với nhau tạo nên rất nhiều phân tử ARN với chiều dài khác nhau.

CLTN chọn lọc các ARN có khả năng nhân đôi và hoạt tính enzim tốt làm vật chất di truyền.

Sau này nhờ enzim mà ARN tổng hợp được ADN, vì có cấu trúc bền vững hơn và phiên mã chính xác hơn ARN nên ADN thay thế ARN lưu giữ và bảo quản thông tin di truyền, còn ARN chỉ làm nhiệm vụ trong quá trình dịch mã.

Sự hình thành cơ chế dịch mã

Các axit amin tạo liên kết yếu với các nucleotit trên phân tử ARN (các ARN là khuông mẫu), các axit amin liên kết lại tạo thành chuỗi pôlipeptit.

CLTN chọn ra phức hợp các phân tử hữu cơ có thể phối hợp với nhau để tạo nên các cơ chế nhân đôi và dịch mã. Những bước tiến hoá đầu tiên có thể được hình thành khi các phân tử ARN và pôlipeptit được bao bọc bởi lớp màng bán thấm cách li chúng với môi trường bên ngoài.

Nội dung 2. Tiến hóa tiền sinh học

Các đại phân tử như lipit, prôtêin, các axit nuclêic,... xuất hiện trong nước và tập trung với nhau → tập hợp các đại phân tử hữu cơ như lipôxôm, côaxecva.

Các giọt nhỏ li ti chịu sự tác động của CLTN sẽ tiến hoá tạo nên các tế bào sơ khai (protobiont).

Nội dung 3. Tiến hoá sinh học

Từ tế bào sống đầu tiên tiến hóa tạo thành sinh vật đơn bào nhân sơ rồi tiếp tục tiến hóa tạo thành sinh vật đơn bào nhân thực, rồi sinh vật đa bào nhân thực, sau đó tạo thành các loài sinh vật như hiện nay.

II. Bài tập luyện tập nguồn gốc sự sống của hệ thống trường NK – LTT

Phần 1. Câu hỏi tự luận

Câu 1: Trình bày giả thiết về quá trình hình thành ARN và ADN.

Hướng dẫn giải:

Các nuclêôtit kết hợp với nhau tạo nên ARN làm vật chất di truyền. Sau này nhờ enzim mà ARN tổng hợp được ADN, vì có bền vững hơn và phiên mã chính xác hơn ARN nên ADN thay thế ARN lưu giữ và bảo quản thông tin di truyền.

Câu 2: Cơ chế dịch mã được hình thành như thế nào?

Hướng dẫn giải:

Các axit amin tạo liên kết yếu với các nucleotit trên phân tử ARN (các ARN là khuông mẫu), các axit amin liên kết lại tạo thành chuỗi pôlipeptit.

Câu 3: Tế bào sơ khai được hình thành như thế nào?

Hướng dẫn giải:

Các đại phân tử như lipit, prôtêin, các axit nuclêic,... xuất hiện trong nước và tập trung với nhau thì các phân tử lipit do đặc tính kị nước sẽ lập tức hình thành nên lớp màng bao bọc tạo nên các giọt nhỏ → những giọt nhỏ chứa các đại phân tử hữu cơ chịu sự tác động của CLTN sẽ tiến hoá tạo nên các tế bào sơ khai.

Câu 4: Trình bày quá trình hình thành các đại phân tử khi Trái Đất mới hình thành.

Hướng dẫn giải:

Trong điều kiện bầu khí quyển nguyên thủy không có ôxi (hoặc có rất ít), với nguồn năng lượng là các tia chớp, núi lửa, tia tử ngoại,… một số chất vô cơ kết hợp với nhau tạo nên các chất hữu cơ đơn giản như axit amin, nuclêôtit, đường đơn cũng như axit béo. Trong những điều kiện nhất định, các đơn phân kết hợp với nhau tạo thành các đại phân tử.

Câu 5: Tế bào sơ khai nào sẽ được giữ lại và nhân rộng trong quá trình tiến hóa tiền sinh học?

Hướng dẫn giải:

Tế bào có 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.

Phần 2. Câu hỏi trắc nghiệm

Câu 1: Về quá trình phát sinh sự sống trên trái đất, nhận định nào dưới dây không chính xác?

1. Chọn lọc tự nhiên chỉ tác động ở giai đoạn tiến hóa tiền sinh học tạo nên các tế bào sơ khai vả sau đó hình thành tế bào sống đầu tiên.
2. Sự xuất hiện sự sống gắn liền với sự xuất hiện phức hợp đại phân tử prôtêin và axit nuclêic có khả năng tự nhân đôi và dịch mã.
3. Nhiều bằng chứng thực nghiệm thu được đã ủng hộ quan điểm cho rằng các chất hữu cơ đầu tiên trên Trái đất đuợc hình thành bằng con đường tổng hợp hoá học.
4. Một số bằng chứng khoa học cho rằng vật chất di truyền đầu tiên có lẽ là ARN mà không phải là ADN.

Câu 2: Kết thúc của giai đoạn tiến hoá tiền sinh học là

1. hình thành mầm mống của những cơ thể sinh vật đầu tiên.
2. hình thành cơ thể đơn bào có cấu tạo đơn giản nhất.
3. hình thành cơ thể đa bào có cấu tạo đơn giản nhất.
4. hình thành các hợp chất hữu cơ từ các hợp chất vô cơ.

Câu 3: Năm 1950, Fox cùng cộng sự làm thí nghiệm đun nóng axit amin khô ở nhiệt độ 150OC – 180OC để chứng minh trong quá trình hình thành sự sống

1. có quá trình trùng phân tạo nên các đại phân tử hữu cơ
2. có sự hình thành các hệ đại phân tử prôtêin – Axit nuclêic
3. có phản ứng tạo thành hợp chất hữu cơ từ những chất vô cơ của khí quyển nguyên thuỷ
4. có sự hình thành hạt coaxecva trong khí quyển rồi rơi xuống đại dương

Câu 4: Khi nghiên cứu về sự sống trên trái đất, thí nghiệm của Milơ đã chứng minh:

1. Sự sống trên trái đất có nguồn nguồn gốc từ vũ trụ.
2. Axít nuclêic hình thành từ nuclêôtít.
3. Chất hữu cơ đầu tiên trên trái đất đã được hình thành từ các chất vô cơ theo con đường hoá học.
4. Các chất hữu cơ đầu tiên trên trái đất đã được hình thành từ các nguyên tố có sẳn trên bề mặt trái đất theo con đường sinh học.

Câu 5: Trong giai đoạn tiến hóa tiền sinh học, chọn lọc tự nhiên sẽ duy trì tập hợp các phân tử hữu cơ có khả năng:

1. trao đổi chất và năng lượng, phân chia và duy trì các thành phần hóa học.
2. di chuyển, nhân đôi, trao đổi chất và năng lượng.
3. trao đổi chất và năng lượng, sinh sản hữu tính, nhân đôi.
4. trao đổi chất và năng lượng, sinh sản vô tính, nhân đôi và phân chia.

Câu 6: Sự kiện nào dưới đây không phải là sự kiện nổi bật trong giai đoạn tiến hóa tiền sinh học?

1. Hình thành các đại phân tử hữu cơ.
2. Xuất hiện hiện tượng trao đổi chất.
3. Sự xuất hiện khả năng phân chia và duy trì thành phần hóa học.
4. Sự xuất hiện lớp màng lipit bao bọc các đại phân tử hữu cơ.

Câu 7: Điều nào sau đây nói về hoá thạch là không đúng?

1. Là bằng chứng gián tiếp về sự tiến hoá của sinh giới.
2. Giúp biết được lịch sử phát sinh và phát triển của sinh giới.
3. Giúp biết được lịch sử hình thành của vỏ quả đất.
4. Là di tích của các sinh vật sống trong các thời đại trước để lại trong các lớp đất đá.

Câu 8: Trong giai đoạn tiến hóa tiền sinh học, các đại phân tử tự tập hợp và tương tác với nhau trong một hệ thống mở tạo nên

1. sinh vật nhân sơ và nhân thực hiện nay.
2. các tế bào sơ khai.
3. các giọt côaxecva.
4. các cơ thể đơn bào đơn giản.

Câu 9: Tiến hóa hóa học là quá trình tổng hợp

1. các chất hữu cơ từ các chất vô cơ theo phương thức hóa học.
2. các chất hữu cơ từ các chất vô cơ theo phương thức sinh học.
3. các chất vô cơ từ các chất hữu cơ theo phương thức sinh học.
4. các chất vô cơ từ các chất hữu cơ theo phương thức hóa học.

Câu 10: Hình dưới đây mô tả thí nghiệm kiểm tra giả thuyết của Oparin và Handan. Quan sát hình và chọn đáp án đúng nhất.

1. Thí nghiệm trên chứng minh các chất hữu cơ đơn giản được tổng hợp bằng con đường tổng hợp hóa học từ các chất vô cơ.
2. Thí nghiệm trên chứng minh các chất hữu cơ đơn giản được tổng hợp bằng con đường tổng hợp hóa học từ các chất vô cơ nhờ nguồn năng lượng là sấm sét, tia tử ngoại, núi lửa, ATP...
3. Thí nghiệm trên chứng minh khí quyển nguyên thủy chỉ bao gồm CH4, NH3, H2 và hơi nước.
4. Thí nghiệm này do Milơ và Urây thực hiện để kiểm tra giả thuyết của Oparin và Handan nêu ra vào năm 1953.

Giáo viên biên soạn: Lê Đình Hưng

Đơn vị: Trường THCS – THPT Nguyễn Khuyến