ĐỀ CƯƠNG CHƯƠNG 1 SỰ SỐNG VÀ SỰ ĐA DẠNG CỦA SỰ SỐNG

ðỀ CƯƠNG CHƯƠNG 1 - SỰ SỐNG VÀ SỰ ðA DẠNG CỦA SỰ SỐNG
(5 TIẾT)
I. KHÁI NIỆM SỰ SỐNG:

1. Sự ña dạng và thống nhất của sự sống.
2. Các tính chất ñặc trưng cho sự sống
3. Các biểu hiện của sự sống
II. NGUYÊN TẮC PHÂN LOẠI SINH VẬT:
1. Cách gọi tên sinh vật:
2. Các tiêu chí phân loại sinh vật:
III. GIỚI VÀ SỰ PHÂN CHIA SINH GIỚI:
1. Sự phân chia sinh giới:
2. Giới thiệu về các giới sinh vật:
2.1. Giới Monera:
2.1.1.Vi khuẩn cổ:
2.1.2.Vi khuẩn thật:
2.1.3. Virut:
2.1.4. Vai trò của virut và vi khuẩn:
2.2. Giới Protista:
2.3. Giới Nấm:
2.3.1. ðặc ñiểm chính:
2.3.2. Tóm tắt hệ thống phân loại nấm:
2.3.3. Tầm quan trọng về kinh tế và sinh thái của Nấm
2.4. Giới Thực vật:
2.4.1. Những ñặc tính thích nghi với ñời sống trên cạn của thực vật:
2.4.2. Sơ lược hệ thống phân loại thực vật:
2.4.3. Vai trò của thực vật
2.5. Giới ðộng vật:
III. ðA DẠNG SINH HỌC
1. Khái niệm:
2. Vai trò của ña dạng sinh học:

3. Nguyên nhân gây suy giảm ña dạng sinh học:
4. Hiện trạng ña dạng sinh học Việt Nam:

1


TÓM TẮT BÀI GIẢNG
CHƯƠNG 1 - SỰ SỐNG VÀ SỰ ðA DẠNG CỦA SỰ SỐNG
(5 TIẾT)
I. KHÁI NIỆM SỰ SỐNG:

Thuật ngữ Biology bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp: Bios (sự sống) và Logos (môn học
hay học thuyết) nên Biology có nghĩa là Khoa học sự sống. =>SỰ SỐNG LÀ GÌ ? Theo
ngôn ngữ Việt nam chữ sống có nhiều nghĩa: chưa chết, tươi (chưa chín như rau
sống,...),... Ở ñây sự sống ñược hiểu là dạng hoạt ñộng vật chất có trong mỗi sinh vật.
1. Sự ña dạng và thống nhất của sự sống.
Quanh ta, nơi nào cũng có các sinh vật: cây cỏ, côn trùng, tôm, cá, ếch nhái, rắn,
rùa, chim, thú,...và cả các vi sinh vật. Các nhà khoa học ước tính có khoảng hơn 2 triệu
loài sinh vật sống trên hành tinh chúng ta. Về mặt sinh học con người chỉ là một loài
trong khối ña dạng muôn màu sắc ñó. Sự ña dạng của sự sống biểu hiện ở hai mặt : ña
dạng các loài và hệ thống thứ bậc từ thấp lên cao của nhiều mức tổ chức khác nhau.
a. ða dạng các loài
Mỗi loài sinh vật có những ñặc ñiểm riêng bên ngoài, cấu trúc bên trong và cả các
biểu hiện sống ñặc thù. Ngay xét bề ngoài, sự khác nhau thể hiện rõ ở nhiều mặt như: kích
thước, màu sắc, hình dáng, trọng lượng,... ðiều nà dễ nhận thấy, ví dụ : về kích thước thì
các vi khuẩn trong khoảng 1/1000 ñến 10/1000mm phải nhìn dưới kính hiển vi mới thấy,
trong khi ñó nhiều cây cổ thụ cao ñến 50 - 60m. Về tuổi thọ, vi khuẩn E.coli mỗi thế hệ có
thể dài chỉ 20 phút, các cây cổ thụ có thể sống nghìn năm. Sự ña dạng ñến mức không có
hai sinh vật giống như nhau.
b. Hệ thống thứ bậc nhiều mức tổ chức khác nhau

Có các mức tổ chức chủ yếu :
Các ñại phân tử sinh học,
Tế bào - ñơn vị cơ sở của sự sống,
Cá thể - ñơn vị cơ sở của sự tồn tại ñộc lập có hoạt ñộng sống,
Quần thể - ñơn vị cơ sở của tiến hóa,
Loài - ñơn vị căn bản của tiến hóa,
Quần xã (community) - sự cùng tồn tại của nhiều loài sinh vật với nhau ở
một vùng nhất ñịnh.
2


Hệ sinh môi (ecosystems) - ñơn vị căn bản của môi sinh,
Sinh quyển - sự sống trên hành tinh chúng ta.
Trong ñó, tế bào là ñơn vị cấu trúc cơ bản của sự sống. Tế bào là cấu trúc nhỏ nhất
có biểu hiện ñầy ñủ các tính chất của sự sống, nên việc nghiên cứu nó giúp hiểu ngay tận
gốc các cơ nguyên sống của toàn bộ sinh giới.
c. Sự thống nhất.
Sự ña dạng ở khắp mọi nơi dễ nhận thấy, nhưng sự thống nhất chỉ biết ñược từ các
phân tích khoa học. Sự thống nhất biểu hiện ở hệ thống phân loại và sự giống nhau ở các
cấu trúc và cơ chế sống vi mô. Dựa vào các ñặc ñiểm hình thái giống nhau có thể xếp các
sinh vật vào những nhóm nhất ñịnh gọi là nhóm phân loại. Nhóm phân loại lớn nhất, bao
trùm, ñược gọi là tổng giới hoặc Liên giới (domain). Mỗi liên giới lại gồm các giới khác
nhau. Ví dụ, giới thực vật, giới ñộng vật, giới nấm. Mỗi giới ñược chia thành các nhóm
nhỏ hơn gọi là phân giới. Tuần tự ta có sự phân chia nhỏ dần như sau: Giới - phân giới Ngành - Phân ngành - Lớp - Phân lớp - Bộ - Bộ phụ - Họ - Phân họ - Chi - Phân chi/tông
- Loài. Chi tiết về sự phân chia sinh giới sẽ ñược ñề cấp ở phần tiếp theo.
Trong nghiên cứu sinh học, chúng ta có thể so sánh, ñối chiếu các sinh vật ở bậc
thấp hoặc cao hơn. Những so sánh ñối chiếu sẽ giúp hệ thống hóa sự phát triển từ thấp lên
cao, từ ñơn giản ñến phức tạp.
2. Các tính chất ñặc trưng cho sự sống
Càng ñi sâu phân tích thế giới vi mô, sự sống có những tính chất ñặc trưng giống

nhau . Sự sống là một dạng hoạt ñộng vật chất phức tạp hơn nhiều và cao hơn hẳn so với
các quá trình vật lý và hóa học trong tự nhiên. Con người ngày càng hiểu sâu về thế giới
vi mô các sinh vật. Việc giải thích sự sống phụ thuộc tri thức mỗi thời ñại, như con người
ví như ñồng hồ, tim như cái bơm. Ngày nay, ngoài các yếu tố vật chất, năng lượng vốn có
ở giới vô sinh, chúng ta xét thêm thông tin là tính chất mới phát triển cao ở các sinh vật.
a. Vật chất: Cấu trúc phức tạp và tổ chức tinh vi
ðây là tính chất ñầu tiên dễ nhận thấy. Các sinh vật cũng ñược tạo nên từ những
nguyên tố vốn có trong tự nhiên, nhưng cấu trúc bên trong phức tạp và chứa vô số các
hợp chất hóa học rất ña dạng . Ví dụ : vi khuẩn E.coli, một sinh vật ñơn bào nhỏ bé với
kích thước 1 - 2 µm, nặng 2.10-6 mg chứa khoảng 40 tỉ phân tử nước với 5.000 loại các
hợp chất hữu cơ khác nhau. Riêng Protein có khoảng 3000 loại với cỡ 1.000.000 phân tử,
mà phần lớn cấu trúc chưa biết ñược. Nếu tính ở người thì số loại protein không phải là
3.000 như ở E.coli, mà là 5 triệu loại, lại không giống với E.coli.
3


Các chất phức tạp trong cơ thể sống hình thành nên các cấu trúc tinh vi thực hiện
một số chức năng nhất ñịnh. Không những các cấu trúc như màng, nhân tế bào ... mà cả
từng loại ñại phân tử cũng có vai trò quan trọng nhất ñịnh. Trong thế giới sinh vật hoàn
toàn có thể nói về chức năng của một loại phân tử. Ví dụ bệnh thiếu máu hồng cầu hình
liềm là "bệnh phân tử" vì trong 600 acid amin tạo nên Hemoglobin ở vị trí 6 acid glutamic
bị thay bằng valin. Trong gần 600 acid amin chỉ 1 bị thay thế ñã gây bệnh trên. Từng loại
phân tử có tầm quan trọng. ðiều không có trong giới vô cơ.
Tế bào E.coli nhỏ bé với cấu trúc và tổ chức phức tạp như vậy nhưng có hoạt ñộng
sống rất cao, trong 20 phút có thể sinh sản tạo tế bào mới giống hệt. Hiện nay con người
ñã chế tạo ñược các tàu vũ trụ, nhưng chưa chế tạo ñược cái máy nào tự nó sản sinh ra nó!
Các cấu trúc ñược tạo ra ñể thực hiện chức năng nhất ñịnh.
b. Năng lượng: Sự chuyển hóa phức tạp
ðặc ñiểm thứ hai là khả năng thu nhận năng lượng từ môi trường và biến ñổi xây
dựng, duy trì tổ chức phức tạp ñặc trưng cho sự sống. Một số các sinh vật ñã lấy những

chất ñơn giản nhất như CO2, N2, H2O làm nguyên liệu và ánh sáng mặt trời làm nguồn
năng lượng. Năng lượng lượng tử của ánh sáng ñược chuyển thành năng lượng hóa học
trong các chất hữu cơ của cây xanh, từ ñó lưu chuyển sang các sinh vật khác.
Sự chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào diễn ra phức tạp trên cơ sở 2 quá trình
là ñồng hóa (tổng hợp vật chất và tích lũy năng lượng) và dị hóa (phân giải vật chất và
giải phóng năng lượng). Ví dụ: tế bào là "nhà máy hóa học ñặc biệt", nhiều phản ứng xảy
ra ñồng thời, nhanh nhạy, chính xác, hiệu quả cao, lại ñược sự ñiều hòa hợp lý ñúng lúc,
ñúng nơi. Tế bào nhận năng lượng bên ngoài vào ở dạng năng lượng hóa học (các chất
hữu cơ của thức ăn), sau ñó ñược cải biến ñể thực hiện công hóa học trong tổng hợp các
thành phần tế bào, công cho vận chuyển vào tế bào, và công cơ học cho co cơ và di
chuyển. Cặn bả dư thừa ñược thải ra ngoài. Vật chất vô sinh không có khả năng sử dụng
năng lượng bên ngoài ñể duy trì cấu trúc của bản thân nó như các sinh vật. Ngược lại, vật
chất vô sinh khi hấp thu năng lượng bên ngoài như ánh sáng, nhiệt, nó chuyển sang trạng
thái hỗn loạn hơn và ngay sau ñó tỏa ra xung quanh.
Tóm lại, tế bào là một hệ thống hở không cân bằng, nó lấy năng lượng từ bên
ngoài, sử dụng vật chất và năng lượng với một hiệu quả cao hơn hẳn so với máy móc mà
con người chế tạo. Về mặt năng lượng, tế bào cũng tuân theo quy luật nhiệt ñộng học II:
nó thu nhận vật chất và năng lượng duy trì tổ chức cao của nó, ñồng thời làm tăng sự hỗn
loạn của môi trường xung quanh nó.
c. Thông tin: ổn ñịnh, chính xác và liên tục
4


Chứa và truyền ñạt thông tin là tính chất tuyệt diệu nhất của thế giới sinh vật,
không có ở các chất vô sinh nếu thiếu sự chế tạo do con người. Thông tin liên quan ñến
sinh sản, phát triển, tiến hóa và các phản ứng thích nghi. Thông tin là khả năng cảm nhận
trạng thái bên trong hệ thống và tác ñộng từ môi trường, bảo tồn, xử lý và truyền ñạt.
Thông tin ở dạng mã hóa, có thông tin di truyền và thích nghi.
Thông tin di truyền: Nhờ có thông tin, tế bào có khả năng tự sinh sản tạo ra thế hệ
con giống hệt cha mẹ. Sự sinh sản gắn liền với tính di truyền ñược biểu hiện rõ qua nhiều

thế hệ. Thế hệ trước truyền cho thế hệ sau không phải các tính trạng mà chương trình phát
triển của mỗi loài sinh vật ñược gọi là thông tin di truyền. Thông tin di truyền ñược mã
hóa ở dạng trình tự thẳng của 4 loại nucleotid rồi hiện thực hóa ra dạng cấu trúc không
gian ba chiều của các phân tử protein và các cấu trúc tế bào. Thông tin di truyền ñược
hiện thực hóa ở thế hệ sau trong quá trình phát triển cá thể. Mỗi sinh vật ñều lập lại chính
xác các giai ñoạn phát triển như của cha mẹ. Con người bắt ñầu từ hợp tử, rồi phôi, thai,
sinh ra, ñi,...,già, chết. Bộ gen chi phối mọi biểu hiện sống: tái tạo các cấu trúc tinh vi,
ñiều hòa thực hiện hàng loạt phản ứng hóa học giúp phản ứng và thích nghi với môi
trường.
Có ñịnh nghĩa rằng: "Sự sống - ñó là sự duy trì và tái tạo tích cực cấu trúc ñặc thù
kèm theo tiêu tốn năng lượng".
Thông tin di truyền tinh vi ñược truyền ñạt cho nhiều thế hệ nối tiếp với sự ổn ñịnh
cao nhờ các cơ chế sao chép chính xác và phân chia ñều cho các tế bào con. Cá thể sinh
vật ñến lúc nào ñó sẽ chết, nhưng thông tin không chết, lại ñược truyền cho thế hệ sau và
có thể biến ñổi tiến hóa. Nhờ có thông tin thế giới sinh vật không những bất tử mà hoàn
thiện không ngừng, dẫn ñến con người trí tuệ ñể chuyển sang tiến hóa xã hội.
Nhờ sự nối tiếp di truyền mà sự sống từ khi xuất hiện cho ñến nay là một dòng liên tục và
tất cả các sinh vật trên quả ñất ñều có quan hệ họ hàng nhau, bắt nguồn từ một tổ tiên
chung.
Thông tin thích nghi: Ở ñộng vật nhiều thông tin liên quan ñến hoạt ñộng của hệ
thần kinh. Một biểu hiện ghi nhận thông tin là trí nhớ. Nhiều cơ chế tinh vi chính xác,
nhanh nhạy ñể thu nhận thông tin ở các loài sinh vật giúp chúng phản ứng chủ ñộng với
môi trường. ðó là ánh sáng ở con ñom ñóm, các chất dẫn dụ nhau của côn trùng, âm
thanh tiếng kêu của chim, ñiệu múa chỉ ñường lấy phấn hoa ở ong,... Thực vật cũng có
những thông tin thích nghi tuy không nhanh nhạy : rễ cây hướng chỗ phân, cây mọc phía
ánh sáng,... Thông tin thích nghi lúc ñầu ở ñời sống cá thể tạo ưu thế trong ñấu tranh sinh
tồn, ñược chọn lọc tự nhiên giữ lại và ghi thêm vào thông tin di truyền. Do vậy, thông tin
5

thích nghi cũng chịu sự chi phối của bộ gen và ñược lưu truyền. Bộ gen của sinh vật tiến
hóa cao hơn còn mang thông tin di truyền của tổ tiên. ðiều này thể hiện rõ ở sự lặp lại
ngắn gọn các giai ñoạn của tổ tiên trong sự phát triển phôi sinh vật bậc cao: phôi người
lúc ñầu giống cá, rồi bò sát, cũng có lông,... Tiến hóa thích nghi tạo sự ña dạng từ tổ tiên.
Tiến hóa có sự thừa kế.
Có lẽ các cơ chế thu nhận thông tin ñể phản ứng lại với môi trường sống chung
quanh là quan trọng nhất trong tiến hóa. Ở người, một miệng ăn, một mũi thở cung cấp
vật liệu và năng lượng cho sự sống. Nhưng các giác quan ñể thu nhận thông tin thì nhiều
hơn hẳn: da của toàn thân, hai mắt ñể thấy và cảm nhận áp suất, hai tai nghe và ñịnh thăng
bằng, hai lỗ mũi, lưỡi và hai tay sờ nắm.
Như vậy:
-

Tất cả các sinh vật ñều có thành phần cấu tạo vật lý và hóa học như giới vô sinh và
toàn bộ các quá trình sống ñều tuân theo các quy luật vật lý và hóa học.
Tuy nhiên, các sinh vật phải thu nhận năng lượng và vật liệu ñể duy trì cấu trúc ñặc
thù, rồi thải phế phẩm ra ngoài.

-

Sự sống có sự tương quan thống nhất giữa cấu trúc và chức năng biểu hiện ở tất cả
các mức tổ chức khác nhau. ðể hiểu rõ chức năng nào ñó, cần biết chi tiết nó ñược
thực hiện do cấu trúc nào. Ngược lại biết rõ chức năng có thể suy ra cấu trúc.

-

Bộ gen chứa thông tin di truyền cho sự sinh sản và phát triển. Bộ gen của tất cả các
sinh vật có cấu trúc tế bào ñều là acid nucleic, xuất phát ñiểm biểu hiện sự sống ở
mức phân tử, biểu hiện sự thống nhất của sinh giới. Mọi tính trạng của sinh vật ñều
chịu sự chi phối của các gen tương ứng. Trong khối ña dạng của nhiều tính trạng,

có thể tách riêng từng ñơn vị lẻ ñể nghiên cứu, ñó là gen-tính trạng.

-

Khi nghiên cứu sinh học phải ñặt trong tiến trình của sự phát triển cá thể. Hoạt
ñộng sống diễn ra liên tục không ngừng và cơ thể sinh vật ñổi khác từng giây theo
chương trình phát triển. Ai cũng dễ nhận thấy hoạt ñộng sống của người trẻ khác
với người già. Khi tìm hiểu các quá trình sinh học phải biết nó nằm trong giai ñoạn
nào của sự phát triển.

-

Sự phổ biến của các cơ chế phản hồi trong thế giới sinh vật. Các tín hiệu muôn
hình vạn trạng thường xuyên tác ñộng ñến sinh vật, chúng thu nhận thông tin, xử lý
và có phản ứng ñáp lại. Một biểu hiện là mối liên hệ ngược (feed-back): một chất
ñược tổng hợp dư thừa nó sẽ ức chế enzyme ñầu chuỗi phản ứng làm dừng lại.

-

Sự thừa kế của các quá trình sinh học.
6


Sinh học tuy ñã tiến những bước dài, nhưng còn nhiều hiện tượng kỳ bí dễ dẫn ñến
mê tín như linh cảm, thần giao cách cảm, "nhân ñiện",... Không loại trừ khả năng trong
quá trình tiến hóa rất lâu dài hơn 3,5 tỉ năm ở thế giới sinh vật ñã xuất hiện những dạng
năng lượng và thông tin khác nữa mà trình ñộ khoa học ñương thời chưa ñủ sức phát hiện.
Tóm lại, sự sống là một dạng hoạt ñộng vật chất phức tạp trên cơ sở tương tác ñồng thời
của 3 yếu tố vật chất, năng lượng và thông tin. Sự trình bày thành từng mục chỉ nhằm ñể
dễ hiểu, trong hoạt ñộng sống cả 3 yếu tố phối hợp thành một thể thống nhất.

3. Các biểu hiện của sự sống
a. Trao ñổi chất (metabolism): ðể tồn tại các tế bào phải thực hiện liên tục hàng
loạt phản ứng hóa học ñể phân hủy các chất dinh dưỡng cung cấp năng lượng và vật liệu
cho sinh tổng hợp và các quá trình sống như tăng trưởng, vận ñộng, sinh sản,.. Toàn bộ
các hoạt ñộng hóa học của sinh vật ñược gọi là sự trao ñổi chất. Khi trao ñổi chất dừng
thì sinh vật chết. Các phản ứng trao ñổi chất diễn ra phức tạp với nhiều ñiểm ưu việt ñã
nói ñến ở trên. Sự chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào diễn ra phức tạp trên cơ
sở 2 quá trình là ñồng hóa (tổng hợp vật chất và tích lũy năng lượng) và dị hóa (phân giải
vật chất và giải phóng năng lượng)
b. Sự nội cân bằng (homeostasis): Quá trình trao ñổi chất tuy phức tạp, nhưng
ñược sự ñiều hòa hợp lý ñể duy trì các hoạt ñộng bên trong tế bào ở mức cân bằng và ổn
ñịnh ở một trạng thái nhất ñịnh. Ví dụ, nhiệt ñộ cơ thể người bình thường luôn ñược duy
trì ở 37oC dù thời tiết có thay ñổi nóng lạnh khác nhau. Xu hướng các cơ thể sinh vật tự
duy trì môi trường bên trong ổn ñịnh gọi là sự nội cân bằng và ñược thực hiện do các cơ
chế nội cân bằng (homeostatic mechanisms). Các cơ chế này rất nhạy cảm và hữu hiệu
liên quan ñến vai trò của các cơ chế thần kinh, hoocmon. Sinh vật ở mức phát triển càng
cao, các cơ chế ñiều hòa càng phức tạp
c. Sự tăng trưởng (growth): Sự tăng trưởng là tăng khối lượng chất sống của mỗi
cơ thể sinh vật. Nó bao gồm sự tăng kích thước của từng tế bào và tăng số lượng tế bào
tạo nên cơ thể. Sự tăng trưởng của tế bào khác nhiều về căn bản so với sự lớn lên của tinh
thể trong dung dịch muối. Một ñặc ñiểm nữa là khi sự tăng trưởng diễn ra, từng phần của
tế bào hay cơ thể vẫn hoạt ñộng bình thường. Một số thực vật có thời gian tăng trưởng
kéo dài rất lâu như các cây cổ thụ nghìn năm. Hầu hết ñộng vật có giới hạn tăng trưởng
nhất ñịnh, kích thước ñạt tối ña lúc sinh vật trưởng thành.
d. Sự vận ñộng: Sự vận ñộng dễ nhận thấy ở các ñộng vật như các ñộng tác leo,
trèo, chạy, nhảy, bơi, bay,... Sự vận ñộng cũng có ở thực vật, nhưng rất chậm và khó nhận

7

thấy như dòng chất trong tế bào lá gọi là cyclosis. Các vi sinh vật vận ñộng nhờ các lông
nhỏ hay giả túc như ở amíp.
e. Sự ñáp lại/phản ứng (responsiveness): Mặt biểu hiện này của sự sống cũng dễ
nhận thấy ở các loài ñộng vật. ðáp lại các kích thích khác nhau từ môi trường bên ngoài,
các ñộng vật có những phản ứng nhất ñịnh như thay ñổi màu sắc, nhiệt ñộ, tập tính
sống,... Con mắt người là một cơ quan rất tinh vi thu nhận nhanh nhạy, chính xác các kích
thích ánh sáng truyền cho hệ thần kinh ñể con người có phản ứng ñáp lại. Các thực vật
cũng có nhiều phản ứng tuy chậm và khó nhận thấy hơn như cây xanh mọc về ánh sáng,
ñịnh hướng gốc ngọn theo trọng trường,... Không ít ví dụ về sự phản ứng ở thực vật như
cây xấu hổ, cây bắt ruồi.
f. Sự sinh sản: Biểu hiện này của sự sống dễ nhận thấy ở tất cả các loài sinh vật.
Từ lâu, con người ñã biết: "sinh vật sinh ra sinh vật" và "tế bào sinh ra tế bào". Các sinh
vật nhỏ bé như các vi khuẩn lại có tốc ñộ sinh sản nhanh. Có hai kiểu sinh sản: vô tính và
hữu tính. Sự sinh sản hữu tính ra ñời muộn hơn, nhưng nó tạo nên sự ña dạng lớn làm
tăng nhanh tốc ñộ tiến hóa của sinh giới. Nhiều vi sinh vật sinh sản vô tính, nhưng chúng
có các quá trình cận hữu tính làm tăng biến dị di truyền.
g. Sự thích nghi: Sự thích nghi là khả năng cơ thể thích ứng với môi trường sống.
Sự biểu hiện ñặc trưng này của sự sống giúp các sinh vật tồn tại trong thế giới vật chất
luôn biến ñộng. Các cơ chế thích nghi làm tăng khả năng sống còn của các sinh vật trong
môi trường ñặc biệt. Có nhiều dạng thích nghi như về cấu trúc, sinh lý, tập tính hay sự
phối hợp của các dạng. Hầu như mỗi sinh vật có cơ chế thích nghi ñộc ñáo riêng, khó kể
hết. Các cơ chế thích nghi là kết quả của quá trình tiến hóa lâu dài.
Từ những ñiểm nêu trên, có thể rút ra ñịnh nghĩa như sau: "Sự sống là phương
thức tồn tại của vật chất, xuất hiện theo qui luật ở cấp ñộ các hợp chất cao phân tử
(polymer), ñược ñặc trưng bởi các cấu trúc biến ñộng và linh hoạt, bởi chức năng trao ñổi,
và cả các quá trình tự ñiều hòa, tự hồi phục, tích lũy và truyền ñạt thông tin di truyền ".
II. NGUYÊN TẮC PHÂN LOẠI SINH VẬT:
1. Cách gọi tên sinh vật:
Từ ngàn xưa ñến nay, cuộc sống của con người ñã luôn tồn tại trong mối quan hệ
gắn bó chặt chẽ với tự nhiên. Từ những ngày ñầu tiên trong quá trình hình thành và phát

triển ñến nay, con người ñã biết khai thác và sử dụng các sản phẩm từ sinh vật. Mà sinh
vật thì vô cùng phong phú, ña dạng chính vì vậy ñể phân biệt các loài khác nhau, con
người ñã sớm biết ñặt cho chúng những cái tên nhất ñịnh.
8


ðặt tên gọi cho các cơ thể sống theo loài một cách khoa học và thống nhất là vấn
ñề rất cần thiết và quan trọng của khoa phân loại học (Taxonomy). Thông thường trong
thông tin phổ thông các tên gọi cơ thể sống như chó, mèo, chuột nhắt, khỉ, ruồi nhà, ñậu
vườn, bắp nếp, lúa tám... là những tên gọi thông thường, chưa phải là tên gọi khoa học
của loài sinh vật vì mỗi tên gọi ñó có thể bao gồm nhiều loài hoặc cùng một loài ở các nơi
khác nhau thì có tên gọi khác nhau hay các loài khác nhau ở các nơi khác nhau lại có cùng
một tên gọi, ví dụ ta gọi muỗi sốt rét ñể chỉ rất nhiều loài muỗi, là vectơ truyền bệnh sốt
rét ở người.
Từ thế kỉ 18 nhà phân loại học người Thụy ðiển là Carolus Linnaeus (1707 - 1778)
ñã ñặt cơ sở khoa học cho sự ñặt tên ñể gọi các loài. Hệ thống phân loại của ông có 2 ñặc
ñiểm: sự sắp xếp các loài vào một hệ thống phân loại theo cấp bậc lệ thuộc và ñặt tên gọi
cho mỗi loài theo hệ tên kép.
Mỗi loài ñược ñặt cho một tên gọi kép là tên của chi (genus) mà loài ñó thuộc về là
tên thứ nhất; tên thứ hai tiếp theo là tên của loài thuộc về chi ñó. Ví dụ: Loài báo hoa
ñược ñặt tên là Panthera pardus là tiếng Latin ñể chỉ loài pardus và chi là Panthera. Loài
người ñược ñặt tên khoa học là Homo sapiens trong ñó sapiens là loài và Homo là tên chi.
Tuy nhiên, sau ñó do số lượng các loài sinh vật ñược phát hiện tăng lên rất nhiều
bởi các tác giả khác nhau nên vấn ñề tên gọi của sinh vật lại trở nên khó kiểm soát dẫn
ñến những khó khăn nhất ñịnh trong việc nghiên cứu phân loại sinh vật. Chính từ thực tế
ñó ñặt ra yêu cầu phải có quy tắc trong việc gọi tên các loài thực vật và Luật danh pháp
sinh vật ra ñời. Trải qua nhiều năm, luật danh pháp sinh vật ñã ñược nhiều nhà phân loại
học ñóng góp ý kiến bổ sung hay sửa ñổi. Cho ñến nay, nó ñã tương ñối ñầy ñủ và hoàn
thiện bao gồm các quy ñịnh về công bố, về tuýp danh pháp, nguyên tắc gọi tên sinh vật,
bãi bỏ và sửa tên...

Song song với sự xác ñịnh và ñặt tên cho các loài thì ñiều quan trọng phải sắp xếp
các loài vào một hệ thống phân cấp bậc lệ thuộc mà các loài ñó thuộc về và thể hiện mức
ñộ thân thuộc. Các ñơn vị phân loại sinh vật ñi từ thấp lên cao là Loài (Species), Chi
(Genus), Họ (Family), Bộ (Order), Lớp (Class), Ngành (Phylum), và Giới (Kingdom).
Hiện nay, một số nhà khoa học còn ñề xuất trên giới còn có một bậc phân loại nữa gọi là
liên giới hay tổng giới (Domain). ðấy là chưa kể ñến các mức phân loại trung gian như
Loài phụ (Subspecies), Chi phụ (Subgenus), Họ phụ (Subfamily), Bộ phụ (Suborder),Lớp
phụ (Subclass), Ngành phụ (Subphylum). Ví dụ:
Panthera pardus→Panthera→Felidae→Carnivora→Mammalia→Chordata→ Animalia
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
(Loài)

(Chi)

(Họ)

(Bộ)

(Lớp)

(Ngành)

(Giới)
9

Loài báo hoa thuộc chi Panthera và trong chi Panthera còn có nhiều loài khác nhau như sư
tử (Panthera leo), hổ (Panthera tigris) ...
Các nhà phân loại học còn dùng tên phụ ñể gọi tên các cá thể sai khác nhau trong
một bậc phân loại, ví dụ loài phụ (hay còn gọi là nòi ñịa lý) ñể chỉ các cá thể cùng thuộc
một loài nhưng sống trong một vùng ñịa lý khác nhau. Cũng tương tự như vậy cá thể có
chi phụ, họ phụ, bộ phụ, lớp phụ và ngành phụ. Sự sắp xếp ña dạng các cá thể và hệ thống
phân loại theo cấp bậc lệ thuộc là thân thuộc không chỉ ñể phân loại theo hình thức mà
còn giúp các nhà khoa học xây dựng “cây phát sinh” phản ánh sự phát sinh chủng loại.
2. Các tiêu chí phân loại sinh vật:
Việc sắp xếp các loài vào một hệ thống phân cấp bậc lệ thuộc mà các loài ñó thuộc
về và thể hiện mức ñộ thân thuộc là ñiều vô cùng quan trọng. Các loài (species) thân
thuộc ñược xếp và cùng một chi hoặc giống (genus), các chi thân thuộc ñược xếp vào
cùng một họ (family), các họ thân thuộc ñược xếp vào cùng một bộ (orders), các bộ thân
thuộc ñược xếp vào cùng một lớp (classes), các lớp thân thuộc ñược xếp vào cùng một
ngành (phyla), và các ngành thân thuộc ñược xếp vào cùng một giới (kingdoms).
ðể có thể sắp xếp một sinh vật nào ñó vào các bậc phân loại: loài, chi, họ, bộ, lớp,
ngành... các nhà phân loại học phải căn cứ vào nhiều tiêu chí khác nhau phản ánh ñúng và
khách quan vị trí của chúng trong cây phân loại và vị trí của cành nào nhánh nào trong
cây phân loại ñó. Các nhà phân loại học thường căn cứ vào các ñặc ñiểm sau ñây ñể phân
loại sinh vật:
-

ðặc ñiểm về hình thái: hình dạng, kích thước, mầu sắc, cách sắp xếp các bộ

-

phận trên cơ thể, số lượng các phần phụ...
ðặc ñiểm giải phẫu của cơ thể và các cơ quan: cấu trúc tế bào ở mức ñộ hiển vi

và siêu hiển vi, cấu trúc giải phẫu so sánh, ñặc ñiểm cấu trúc bên trong của cơ
thể và các cơ quan ví dụ như cấu trúc biểu bì và bó mạch ở thực vật hay cấu
trúc bộ xương ở ñộng vật...

-

ðặc ñiểm về chức năng và tập tính: chức năng của các cơ quan, tập tính kiếm
ăn, sự phân hóa ổ sinh thái, các phản xạ có ñiều kiện và các phản xạ không ñiều

-

kiện...
ðặc ñiểm phát triển phôi thai: sự biến ñổi và hoàn thiện cấu trúc của phôi, sự
xuất hiện các ñặc tính lại tổ trong quá trình phát triển của phôi...

-

ðặc ñiểm di tích cổ sinh, các cơ quan thoái hóa như ruột tịt ở ñộng vật có vú là
dấu vết của manh tràng của ñộng vật ăn cỏ, ñốt xương cùng ở người là dấu vết
của ñuôi ở thú...
10


-

ðặc ñiểm và về sinh học phân tử: hình dạng, kích thước, cấu trúc hóa học, cấu
trúc không gian của ADN, ARN, Nhiễm sắc thể và các ñặc ñiểm di truyền của
chúng... Ngoài ra các nhà phân loại học còn sử dụng sản phẩm dịch mã của
ADN là các Protein như lyzozym, các enzym, cấu trúc một số loại hoocmon...

ñể làm cơ sở phân loại sinh vật.
Trong các tiêu chí về hình thái giải phẫu thì hiện tượng ñược quan tâm nhiều nhất
là cơ quan tương ñồng (homology) là cơ quan cùng có chung nguồn gốc mặc dù chúng có
cấu tạo hoặc chức năng khác nhau. Ví dụ, tay người, chi trước của chuột chũi, chi ngựa
hay cánh dơi v.v... tuy cấu tạo và chức năng khác nhau nhưng chúng ñều có chung nguồn
gốc là từ chi năm ngón của tổ tiên chung của ñộng vật có xương sống, chúng là cơ quan
tương ñồng nhưng do tính thích nghi phân hoá chức năng khác nhau (tay người ñể cầm
nắm, chi chuột chũi ñể ñào bới, chi ngựa ñể chạy, cánh dơi ñể bay) nên có cấu tạo khác
nhau (tay người có ngón cái ñối diện với bốn ngón, chi chuột chũi hình bẹt có móng sắc
nhọn, chi ngựa một ngón mang guốc, còn cánh dơi xương dài mảnh có màng bay). Trong
lúc cánh dơi, cánh bướm tuy là cơ quan ñể bay nhưng có nguồn gốc hoàn toàn khác nhau
nhưng do sự thích nghi ñồng quy nên có sự giống nhau, chúng ñược gọi là cơ quan tương
tự (analogy). Các cơ quan tương ñồng phản ánh mức ñộ họ hàng thân thuộc trong cây
phân loại, vì vậy nhà phân loại học cần phân biệt và chọn lọc các cơ quan tương ñồng với
các cơ quan tương tự ñể xây dựng ñược hệ thống phân loại phản ánh ñúng mức ñộ tiến
hoá của chúng.

Hình 1: Hiện tượng tương ñồng sinh học (Addison Weslay, 1999)
Tay của người, chi trước của Mèo, vây cá voi và cánh của dơi
11


ðể bổ trợ cho việc phân loại
ñược chính xác cần phối hợp sử dụng
các tiêu chí về phát triển phôi thai, cổ
sinh học và ñặc biệt là các tiêu chí về
sinh học phân tử. Phân tích gen và hệ
gen (genome) cũng như protein và hệ
protein (proteome) của cơ thể, các nhà
phân loại học ñã xây dựng lên các tiêu

chí khách quan dựa trên nguyên tắc
tương ñồng phân tử, phản ánh ñúng
mối quan hệ họ hàng và tiến hoá giữa
các cơ thể và từ ñó ñã xây dựng ñược
cây phát sinh (phylogenetic tree) với
các nhánh cành (cladogramm) một
cách chính xác hơn, khoa học hơn, bởi

Hình 2: Ví dụ về cây phát sinh chủng loại
(Theo Gregory, 2008)

vì trình tự các nucleotid trong ADN cũng như trình tự các axit amin trong protein của cơ
thể càng giống nhau thì chúng càng thân thuộc với nhau nhiều hơn. Ví dụ, trước ñây chỉ
dựa vào hình thái, giải phẫu, các nhà phân loại học xếp chim vào lớp chim (Aves), xếp
thằn lằn, rắn, cá sấu vào lớp bò sát (Reptilia) và cá sấu rất xa với chim. Nhưng sự phân
tích tiêu chí phân tử (ADN và protein) cho phép xây dựng cây phát sinh với các nhánh
phản ánh ñúng là thằn lằn, rắn, cá sấu, chim có cùng nguồn gốc chung và nhánh cá sấu,
chim có quan hệ họ hàng gần nhau hơn và có chung nguồn gốc.
Thằn

Rắn

Cá sấu

Chim

Tổ tiên

Hình 3: Mối quan hệ giữa các nhóm phân loại Thằn lằn, Rắn, Cá sấu và Chim

12


III. GIỚI VÀ SỰ PHÂN CHIA SINH GIỚI:
1. Sự phân chia sinh giới:
Ngay từ thời xa xưa con người ñã biết phân biệt
ñộng vật và thực vật chỉ có ñiều chưa có ai sắp xếp chúng
thành hệ thống mà thôi. Aristote (năm 370 TCN) là người
ñầu tiên chia sinh vật thành ñộng vật và thực vật nhưng phải
ñến thế kỷ XVIII, C.Linné (1707-1778) mới là người ñầu
tiên hệ thống hóa sinh giới theo các bậc phân loại khác
nhau, trong ñó ông chia sinh giới thành 2 giới là giới thực
vật (Vegetabilia) và giới ñộng vật (Animalia).
Về sau này, cùng với sự tiến bộ của khoa học ñặc
biệt là việc sáng tạo ra kính hiển vi cho phép các nhà khoa
học có thể nghiên cứu về cấu trúc và ñặc ñiểm phát triển
của thế giới sinh vật, do ñó nhiều nhà khoa học trên cơ sở

Hình 4: C. Linné - người đầu
tiên phân chia sinh giới
thành giới động vật và giới
thực vật

hệ thống 2 giới của Linné ñã chia tách và ñề xuất các hệ thống phân loại sinh vật khác
nhau. Tuy vậy, các hệ thống ñều thống nhất với nhau ở 1 ñiểm ñó là ñều phân chia sinh
giới thành các ñơn vị phân loại khác nhau từ thấp lên cao. Các ñơn vị phân loại sinh vật ñi
từ thấp lên cao là Loài (Species), Chi (Genus), Họ (Family), Bộ (Order), Lớp (Class),
Ngành (Phylum), và Giới (Kingdom). Hiện nay, một số nhà khoa học còn ñề xuất trên
giới còn có một bậc phân loại nữa gọi là liên giới hay tổng giới (Domain). ðấy là chưa kể
ñến các mức phân loại trung gian như Loài phụ (Subspecies), Chi phụ (Subgenus), Họ

phụ (Subfamily), Bộ phụ (Suborder),Lớp phụ (Subclass), Ngành phụ (Subphylum).
Do có những khó khăn trong việc sắp xếp vị trí các taxon như tảo mắt với ñặc ñiểm
chuyển ñộng ñược và quang hợp nên ñôi khi ñược xếp vào cả 2 giới ñộng vật và thực vật.
Chính vì vậy, năm 1866, Haeckel ñã ñề xuất hệ thống phân loại mới trong ñó ông chia
sinh giới thành 3 giới là thực vật (Vegetabilia), ñộng vật (Animalia) và giới Protista bao
gồm các nguyên sinh ñộng vật, vi khuẩn, tảo lam, tảo ñơn bào và nấm ñơn bào.
Cùng với sự phát triển của khoa học ñặc biệt là những thành tựu của sinh học hiện
ñại như cấu trúc nhân, màng tế bào, cấu trúc roi, cấu trúc ty thể, cấu trúc phân tử của
ADN và các thành phần khác trong tế bào... ñã làm cơ sở cho việc sắp xếp và hệ thống lại
sinh giới khi mà ranh giới giữa thực vật và ñộng vật không còn rõ nét nữa mà là ranh giới
giữa sinh vật tiền nhân (Procaryota) và sinh vật có nhân chuẩn (Eucaryota). Chính vì vậy,
Coperland ñã phân chia sinh giới ra làm 4 giới thuộc 2 liên giới là sinh vật tiền nhân
(Procaryota) và sinh vật có nhân thật (Eucaryota).
13


Bên cạnh ñó, Whittaker (1978) ñề xuất hệ thống 5 giới theo ñó vi khuẩn lam ñược
xếp vào giới tiền nhân (Monera) còn phần lớn Tảo ñược xếp vào giới thực vật (Plantae)
và giới Protista.
-

Giới Monera có ñặc ñiểm thuộc dạng tế bào Procaryota. Trong ñó bao gồm vi

-

khuẩn, vi khuẩn lam và vi khuẩn cổ.
Giới Protista có ñặc ñiểm thuộc dạng tế bào Eucaryota và ña số chúng thuộc cơ
thể ñơn bào nhưng cũng có một số thuộc cơ thể ña bào. Giới Protista bao gồm
các nguyên sinh ñộng vật (Protozoa) - là các cơ thể ñơn bào không có lục lạp
như trùng Amip, trùng lông, trùng roi, trùng bào tử. Tảo (Algae) cũng thuộc

Protista nhưng chúng có chứa lục lạp và quang hợp. Tảo - cơ thể ñơn bào hoặc

-

ña bào.
Giới nấm (Fungi) có ñặc ñiểm là thuộc dạng tế bào Eucaryota, không có lục
lạp, sống dị dưỡng hoại sinh.

-

Giới thực vật (Plantae) có ñặc ñiểm là thuộc dạng tế bào Eucaryota, cơ thể ña
bào, có lục lạp, sống tự dưỡng, quang hợp.

-

Giới ñộng vật (Animalia) có ñặc ñiểm là thuộc dạng tế bào Eucaryota, cơ thể ña

bào, không có lục lạp, sống dị dưỡng
Hệ thống 5 giới của Margulis cho phần lớn tảo thuộc giới Protista, riêng tảo ñỏ, tảo
nâu, tảo vòng nằm ở ranh giới giữa thực vật và Protista và có thể coi chúng là nguồn gốc
của thực vật bậc cao. Trong hệ thống 4 giới của Gordon (1974), vi khuẩn lam ñược xếp
vào giới Monera còn các ngành khác ñuợc xếp vào giới thực vật.

Hình 5: Hệ thống 4 giới của Copeland

Hình 6: Hệ thống 5 giới của Margulis

14

Hình 7: Hệ thống 4 giới của Gordon
Gần ñây, một số nhà khoa học ñể xuất hệ thống 6 giới, 7 giới, 8 giới thuộc 2
domain (liên giới, tổng giới hoặc lãnh giới), 3 domain hoặc hệ thống ña giới, mỗi hệ
thống có những căn cứ riêng ñể phân chia sinh giới. Hơn chục năm gần ñây những nghiên
cứu về phân loại học phân tử và phân tích phân nhánh (cladistic analysis) ñã xem xét lại
thuyết năm giới và ñã ñề nghị thuyết 3 lãnh giới (three-domain system) ñược xem như là
một khâu ñể tiến tới hình thành sáu giới. Theo hệ thống 3 lãnh giới thì có 3 nhóm xuất
phát cơ bản là:
- Lãnh giới vi khuẩn (Bacteria) thuộc dạng tế bào Procaryota.
- Lãnh giới vi khuẩn cổ (Archea) thuộc dạng tế bào Procaryota nhưng có nhiều ñặc
trưng khác với vi khuẩn và ñứng gần với lãnh giới thứ 3 hơn so với vi khuẩn.
- Lãnh giới nhân chuẩn (Eukarya) thuộc dạng tế bào Eucaryota trong ñó bao gồm:
Protista, Fungi, Plantae và Animalia
Tuy nhiên ñây là những vấn ñề còn mới và còn có nhiều tranh luận xung quanh
việc sắp xếp các nhóm sinh vật cụ thể. Vấn ñề này cần có các nghiên cứu bổ sung ñể làm
sáng tỏ thêm các vấn ñề có liên quan.

15


Hình 8: Hệ thống 5 giới của Whittaker

Hình 9: Hệ thống phân loại 6 giới của Lucile Mc Cook
16


Hình 10 : Hệ thống đa giới của Gordon

2. Giới thiệu về các giới sinh vật:
2.1. Giới Monera:

Giới Monera là giới "sơ ñẳng nhất" trong hệ thống năm giới của phân loại sinh
học. Nó là những sinh vật nhỏ bé có kích thước hiển vi (từ 1-3µm) cấu tạo bởi các tế bào
nhân sơ, là những sinh vật cổ sơ nhất xuất hiện khoảng 3,5 tỷ năm trước ñây. Chúng sống
khắp nơi, trong ñất, nước, không khí; phương thức dinh dưỡng rất ña dạng: hoá tự dưỡng,
hoá dị dưỡng, quang tự dưỡng và quang dị dưỡng. Nhiều vi khuẩn sống kí sinh trong các
cơ thể khác. Vi khuẩn có chứa nhiều sắc tố quang hợp trong ñó có diệp lục như vi khuẩn
lam có khả năng tự dưỡng quang hợp như thực vật.
Giới Monera bao gồm phần lớn các sinh vật với cấu trúc tế bào nhân sơ. Vì lý do
này nên giới Monera ñôi khi cũng ñược gọi là Prokaryota hay Prokaryotae. Trước khi có
sự tạo ra giới này thì nhóm sinh vật trong giới ñã ñược coi như là thuộc về hai ngành tách
rời của thực vật: Schizomycetes (vi khuẩn) ñã ñược coi là nấm, và Cyanophyta ñược coi
là tảo lục-lam. Nhóm cuối cùng này hiện nay ñược coi là một nhóm trong vi khuẩn, thông
thường gọi là vi khuẩn lam và hiện tại ñã biết là không có quan hệ họ hàng gần với thực
vật, nấm hay ñộng vật.
Các phân tích chuỗi ADN và ARN gần ñây ñã chứng minh rằng có hai nhóm chính
của sinh vật nhân sơ là vi khuẩn (Bacteria) và vi khuẩn cổ (Archaea), chúng dường như
không có mối quan hệ gần gũi hơn với nhau khi so với mối quan hệ của từng nhóm ñối
với sinh vật nhân chuẩn (Eukaryota/Eukarya). Vì thế, Monera kể từ ñó ñã bị chia ra thành
17


Archaea và Bacteria, tạo thành hệ thống sáu giới và hệ thống ba domain (liên giới) gần
ñây. Tất cả các sơ ñồ mới ñều loại bỏ Monera và hiện nay coi Vi khuẩn thật, Vi khuẩn cổ
và Nhân chuẩn như là ba domain tách rời.
2.1.1.Vi khuẩn cổ:
tiên và tồn tại cho ñến ngày nay, ña số chúng có những ñặc ñiểm cấu tạo, sinh hoá
và sinh lý khác với vi khuẩn và căn cứ vào các dặc tính di truyền về hệ gen chúng liên hệ
gần Eucaryota hơn so với vi khuẩn. Các nhà vi sinh vật ñã tìm thấy vi khuẩn cổ trong
những môi trường rất khắc nghiệt như trong các dòng nước nóng, trong các giếng muối.
Người ta thường gọi chúng là những vi khuẩn ưa nhiệt (thermophiles) vì chúng có thể

sống ở nhiệt ñộ 100oC, là những vi khuẩn ưa muối (halophiles) vì chúng có thể sống
trong môi trường có nồng ñộ muối cao (có thể lên tới 15 - 20 %). Vi khuẩn cổ có phương
thức dinh dưởng rất ña dạng và ñặc trưng. Có nhóm vi khuẩn cổ ñược gọi là vi khuẩn sinh
methan (methanogens) sống trong môi trường yếm khí và sản sinh ra khí methan. Chúng
sống yếm khí trong các lớp bùn ở ñáy hồ và các ñầm lầy. Các bọt khí sinh ra từ các ñầm
lầy là do chúng sản sinh ra. Một số vi khuẩn methan sống trong ñường ruột ñộng vật và
người và chúng có vai trò giúp cho sự tiêu hoá xenlulo ñối với ñộng vật ăn cá.
2.1.2.Vi khuẩn thật:
Vi khuẩn (Bacteria) cũng thuộc nhóm sinh vật nhân sơ (Procaryota) là nhóm ña
dạng nhất có ñến hàng chục nghìn loài khác nhau ñược xếp vào trong 14 ngành với các
ñặc ñiểm chung sau ñây:
ðặc ñiểm cấu tạo:
Vi khuẩn là những cơ thể
ñơn bào có cấu tạo ñiển hình của
tế bào Procaryota. Tuy vi khuẩn
nguyên thuỷ nhưng ña dạng về
kích thước và hình dạng. Bình
thường chúng có kích thước từ
1µm - 10µm, có dạng hình cầu
(cocci), hình que (bacilli), hình
phẩy (vibrio) hoặc hình xoắn
(spirilla). Vì vậy, người ta ñặt tên
theo hình dạng ñó, ví dụ vi khuẩn
streptococcus,
staphylococcus,
lactobacillus... Ngày nay, ñể phân

Hình 11: Hình dạng của Vi khuẩn

18

loại vi khuẩn người ta căn cứ vào cách chuyển hoá và dinh dưỡng là tiêu chí chủ yếu.
Tế bào vi khuẩn ñược bao bởi màng sinh chất lipoproteit có ñộ dày từ 7 - 10nm và
có ñôi chỗ gấp nếp lõm vào khối tế bào chất tạo nên những thể mesoxom có nhiều chức
năng như liên quan ñến sự phân bào, hoặc chứa các nhân tố của hô hấp hiếu khí (ñối với
vi khuẩn hô hấp hiếu khí). ðối với vi khuẩn quang hợp thì mesoxom phân hoá thành các
màng tilacoid chứa chất diệp lục và các sắc tố khác.
Bao ngoài màng sinh chất còn có lớp vách murein ñược cấu tạo từ peptidoglycan là
các phân tử polisaccarit liên kết ngang với các chuỗi axit amin ngắn. Lớp vách có vai trò
bảo vệ và tạo nên tính bền vững và sức trương cho vi khuẩn. Tuỳ theo cấu tạo của lớp
vách và tuỳ theo phản ứng nhuộm màu bởi thuốc nhuộm tím tinh thể (crystal violet) do
nhà sinh vật học ðan mạch là ông gram phát hiện, người ta phân biệt loại vi khuẩn gram
dương và loại vi khuẩn gram âm. Vi khuẩn gram dương bắt mầu với thuốc nhuộm, nhạy
cảm hơn với lysozym, với penixilin so với vi khuẩn gram âm. Nhiều nhóm vi khuẩn gây
bệnh còn có lớp vỏ nhày bao ngoài lớp vách có tác dụng bảo vệ chống lại sự kháng cự của
cơ thể chủ.

Hình 12: Cấu trúc tế bào Vi khuẩn

Nhiều nhóm vi khuẩn chuyển ñộng ñược là nhờ lông hoặc roi ñính trên màng sinh
chất xuyên qua lớp vách. Roi có hình sợi mảnh ñược cấu tạo từ protein flagellin có hình
xoắn lò xo. Gốc của roi có cấu tạo là một “ñộng cơ nano” có thể quay 100 lần/ giây nhờ
năng lượng của bơm proton (H+) ñịnh khu trong màng ở phần gốc roi.
Trong tế bào chất của tế bào vi khuẩn có chứa nhiều hạt riboxom, nhiều chất dự
trữ. Vật chất di truyền của vi khuẩn là phân tử ADN trần dạng vòng ñịnh khu ở vùng tế
19


bào chất ñược gọi là vùng nhân hay miền nhân (nucleoid). Ngoài ra có thể tìm thấy ADN

ở dạng plasmit chứa gen di truyền quy ñịnh tính kháng thuốc của vi khuẩn.
Dinh dưỡng và chuyển hoá:
ở vi khuẩn cũng rất ña dạng diễn ra theo các phương thức:
+ Các dạng tự dưỡng sử dụng các hợp chất vô cơ như CO2 làm nguồn cacbon duy
nhất và NH3 làm nguồn nitơ duy nhất, từ ñó chúng tạo ra ñược tất cả các hợp chất hữu cơ
cần thiết như các vitamin, glucoz, axit amin và nucleotit.
Các vi khuẩn hoá tự dưỡng (hay hoá tổng hợp) lấy năng lượng cho mình nhờ sự
oxy hoá các hợp chất vô cơ như NH3 hoặc H2S. Trong ñó quan trọng hơn cả là các vi
khuẩn nitrat hoá (như Nitrosomonas và Nitrobacter) chúng chuyển hoá nitơ bằng cách
biến NH3 thành NO2 và NO3. Các vi khuẩn oxy hoá H2S (như Thiobacillus) biến hợp chất
sunfua thành sunfat theo phản ứng:
SO4 2- + 2H+

H2S + 2O2

Các hợp chất nitrat (NO3) và sunfat (SO4) là những hợp chất vô cơ mà cây có thể
hấp thu làm thức ăn. Các vi khuẩn quang tự dưỡng ñược gọi là vi khuẩn quang hợp,
chúng thuộc loại yếm khí và quang hợp theo công thức:
CO2 + 2H2X
(Chất cho Hydro)

ánh sáng

(CH2O) + H2O + 2X
hydrat cacbon

Chất cho hydro biểu diễn bằng H2X không phải H2O mà là chất khác ví dụ như
sunfuahydro (H2S) ñối với vi khuẩn lục sunfua hoặc vi khuẩn ñỏ sunfua, còn ñối với các
vi khuẩn ñỏ không sunfua thì ñó là các phân tử nhỏ như axit lactic, axit piruvic hay
ethanol. Sắc tố quang hợp chính ở vi khuẩn lục sunfua là chlorobium chlorofil hoặc ở vi

khuẩn ñỏ là sắc tố bacterio chlorofil.
+ Các dạng dị dưỡng:
ða số vi khuẩn sống dị dưỡng nghĩa là chúng phải lấy năng lượng bằng phương
thức phân huỷ chất hữu cơ sẵn có. Chúng sống hoại sinh bằng cách tiết ra các enzym phân
huỷ chất hữu cơ hoặc xác chết sinh vật khác và hấp thu sử dụng các sản phẩm trung gian
như axit lactic, glucoz, axit piruvic, axit amin, ... Nguồn hữu cơ có thể ñơn giản như
methan hoặc phức tạp như xenluloz. Vì vậy, vi khuẩn có vai trò quan trọng trong sự
chuyển hóa chu kỳ các chất cacbon, nitơ, ... trong hệ sinh thái.
Các vi khuẩn kị khí, oxy ức chế sinh trưởng của chúng do ñó chúng có thể sống
những nơi không có oxy như trong lớp ñất sâu, dưới ñại dương hoặc trong bùn lắng ñọng
ở các vực nước v.v... Một số loài kị khí không nghiêm ngặt, ví dụ như vi khuẩn khử
sunfat (Desulphivibrio) có khả năng sử dụng oxy ở dạng hợp chất. Các vi khuẩn hiếu khí
phân huỷ các chất hữu cơ bằng cách sử dụng oxy. Có loài hiếu khí không bắt buộc nghĩa
20


là khi thiếu oxy chúng có thể sử dụng oxy dưới dạng hợp chất, ví dụ vi khuẩn nitrat hoá
bình thường hô hấp hiếu khí, nhưng khi thiếu oxy chúng vẫn có thể phân huỷ nitrat (NO3)
hoặc nitrit (NO2).
Nhiều loại vi khuẩn sống cộng
sinh với các sinh vật khác. Ví dụ, nốt
sần rễ ở cây họ ñậu là dạng cộng sinh
của vi khuẩn cố ñịnh ñạm Rhizobium
với tế bào rễ, hoặc như vi khuẩn phân
huỷ xenluloz sống cộng sinh trong dạ
dày của bọn nhai lại. Nhiều loại vi
khuẩn gây bệnh cho người, tuy vậy lại
có nhiều loại có lợi, ví dụ các vi khuẩn
sống trong ruột sản sinh ra vitamin K
cần thiết cho người, hoặc vi khuẩn

sống ở bề mặt da tạo nên môi trường
axit giúp chúng ta chống lại các vi
khuẩn gây bệnh.
Sinh trưởng và sinh sản:
Hình 13: Hình thức sinh sản ở Vi khuẩn
Vi khuẩn sinh trưởng và sinh
sản rất nhanh, trong ñiều kiện thích hợp mỗi vi khuẩn sinh sản theo kiểu sinh ñôi sau 20
phút trong ñó bao gồm sự tổng hợp protein, sự tái bản ñể nhân ñôi ADN và sau ñó là phân
ñôi cho ra hai tế bào con có cơ cấu di truyền giống tế bào mẹ. Sự sinh sản nhanh cho phép
vi khuẩn cạnh tranh có hiệu quả về nguồn thức ăn trong môi trường so với các sinh vật
khác. Trong ñiều kiện khó khăn một số vi khuẩn tạo nên cấu trúc nội bào tử (hay bào tử)
có tác dụng giúp vi khuẩn chống chịu khô hạn, hoá chất ñộc, nhiệt ñộ cao, thấp trong thời
gian dài và khi môi trường trở nên thuận lợi bào tử “nẩy mầm” nghĩa là lớp vỏ bào tử bị
phá và vi khuẩn ñược giải phóng ñể tăng trưởng và sinh sản bình thường.
Khử trùng bình thường có thể diệt các vi khuẩn gây bệnh nhưng không diệt ñược
các bào tử. ðể diệt các bào tử phải khử trùng với nồi áp suất cao có nhiệt ñộ cao từ 115 125oC, hoặc bằng chiếu xạ tia gama hoặc sử dụng hoá chất.
Tuyệt ñại ña số vi khuẩn sinh sản vô tính, nghĩa là do sự phân ñôi của một cá thể,
tuy nhiên có một số loài có biểu hiện hình thức sinh sản hữu tính sơ khai bằng cách tiếp
hợp của hai cá thể vi khuẩn dẫn tới sự tái tổ hợp di truyền nghĩa là ADN của hai cá thể
trao ñổi cho nhau do ñó ñổi mới và tạo sự ña dạng trong hệ gen.
21


2.1.3. Virut:
Virut là một dạng sống ñặc biệt, chúng không tồn tại ở dạng tự nhiên mà là dạng kí
sinh bắt buộc trong các cơ thể khác. Virut tự nó không phải là tiền thân của các sinh vật
ñầu tiên, bởi vì chúng phụ thuộc hoàn toàn vào tế bào sống ñể sinh sản. Virut xuất hiện có
nguồn gốc từ các ñoạn nhá của ARN và ADN mà các phần tử này ñược nhân lên một cách
ñặc biệt từ vòng thể nhiễm sắc bên trong nhiều vi khuẩn. Những ñoạn ñó ñược một vá
protein bảo vệ và có thể truyền từ tế bào này sang tế bào khác.

Các bệnh lây nhiễm ở người do virut như ñậu mùa, thuỷ ñậu, sởi, bại liệt, quai bị,
cóm, cảm lạnh, sốt vàng, viêm gan, dại và AIDS. Một số dạng virut có liên quan như
những yếu tố tham gia vào các bệnh ung thư, tự miễn dịch, xơ cứng. Những virut khác ký
sinh trong tế bào thực vật và ñộng vật gây bệnh nguy hiểm cho nhiều loại cây trồng và vật
nuôi quan trọng, ví dụ như virut bệnh khảm thuốc lá (TMV). Phần tử virut này ñược cấu
tạo gồm một cuộn hình xoắn ARN ñược bao quanh bởi một bao protein hay là vá capsit. ở
TMV vá này gồm 2200 phân tử như nhau hay là capsomer lắp ghép víi nhau ñể tạo thành
một cột hình trụ víi một ống bên trong chứa phân tử ARN. Cấu tạo ñều ñặn ñó cho phép
TVM kết tinh và giữ hình dạng ñó qua nhiều năm mà không bị mất ñi tính chất gây bệnh.
Một kiểu cấu tạo khác thấy ở adenovirut là nhóm gồm một số nhiều virut gây nên bệnh
cảm lạnh cho người. Virut có cấu tạo khối cầu gồm 20 mặt tam giác, mỗi mặt ñược tạo
nên từ các tiểu ñơn vị protein lặp lại. Khoảng trống bên trong chứa ñầy ADN, là vật liệu
di truyền của virut.
2.1.4. Vai trò của virut và vi khuẩn:
Vi sinh vật sống khắp mọi nơi trên Trái ñất, ngay cả nơi mà ñiều kiện sống tưởng
chừng hết sức khắc nghiệt vẫn thấy có sự phát triển của vi sinh vật (ở ñáy ñại dương, ở
nhiệt ñộ 85 - 900 oC, ở môi trường có pH = 10 - 11, trong dung dịch bão hoà muối, ñồng
hoá dầu mỏ, phenol, khí thiên nhiên...). Nếu như Vi khuẩn là dạng sinh vật cổ sơ có cấu
tạo ñơn giản thì Virut lại là dạng sinh vật ñặc biệt không có khả năng tồn tại trong tự
nhiên mà phải ký sinh bắt buộc trên cơ thể khác. Bên cạnh các tác hại của Vi khuẩn và
Virut mà chúng ta ñã biết như gây bệnh ở người, ñộng vật và cây trồng, phá hoại mùa
màng... thì chúng cũng có những vai trò không thể phủ nhận ñối với ñời sống của con
người.
a. Sự lên men
ðây là một dạng hô hấp kị khí trong ñó các hợp chất hữu cơ ñược vi khuẩn phân
huỷ thành những chất mới và có ích. Trong công nghệ sản xuất bơ sữa, sự lên men vi
khuẩn bao gồm Lactobacillus và Streptococcus ñược sử dụng trong sản xuất pho mát và
22

sữa chua. Những vi khuẩn này có thể thực hiện ñường phân nhưng không có enzym cần
thiết cho chu trình axit xitric. Do ñó, mặc dù sử dụng lactoz là một nguồn năng lượng
chúng cũng không thể phân huỷ ñược lactoz một cách hoàn toàn và axit lactic ñược giải
phóng ra như là chất thải. Axit lactic ñược tích tụ lại, giảm ñộ pH và có vị hắc. Các sản
phẩm khác của sự lên men gồm có dấm, mì chính glutamat monosodium. Cỏ lên men
ñược gọi là silô là nguồn thức ăn về mùa ñông quan trọng cho gia súc.
b. Xử lý nước thải
Việc xử lý nước thải có hiệu quả chủ yếu là ñể chống ô nhiễm nguồn nước, ngăn
chặn sự lây lan dịch bệnh. Cả vi khuẩn hiếu khí và kị khí ñều có tham gia vào quá trình
này. Trong quá trính hoạt hoá nước thải những chất cứng có trong chất thải thô ñược lắng
ñọng xuống. Chất lắng ñọng hay chất thải sẽ ñược các vi khuẩn kị khí tác ñộng. Chúng
tạo nên methan mà thường ñược xử dụng như là nhiên liệu cho dân dụng hoặc cho các
nhà máy xử lý nước thải. Bùn lắng có thể ñược phơi khô và sử dụng làm phân bón hoặc
ñưa lên tàu ñem ñi ñổ xuống biển. Nước từ chất thải cho qua các thùng chứa, khí sủi lên
qua áp suất làm tăng sự sinh trưởng của vi khuẩn hiếu khí và vi sinh vật khác. Những vi
sinh vật này tiêu thụ các hợp chất hữu cơ hoà tan ñể tạo nên cacbon dioxit và nước. Sau
khi lọc hoàn toàn có thể thải nước thải vào các dòng sông một cách an toàn.
c. Phòng trừ sinh học
ðây là phương pháp sử dụng những sinh vật ăn thịt hay sinh vật gây bệnh ñể
phòng trừ các vật ăn hại cây trồng. Một ví dụ ñược biết rõ là việc ñưa bọ Laydybird vào
nhà kính ñể phòng trừ bệnh nhện xanh phá hoại cây cà chua. Vi khuẩn và virut ñôi khi
cũng ñược sử dụng giống nhau. Ví dụ như virut gây bệnh Myxomatosis là một chứng
bệnh tự nhiên ở một số loài thỏ của Nam Mỹ ñã ñược suy tính cẩn thận ñể ñem nhập nội
ñể làm giảm số lượng quần thể thỏ ở úc và miền tây châu Âu. Sâu bướm và sâu một số
côn trùng khác bị vi khuẩn tấn công và một số loài Bacillus ñã ñược sử dụng có hiệu quả
trong việc bảo vệ cây trồng.
d. Vi sinh vật học công nghiệp
Khả năng chuyển hoá của vi khuẩn là rất quan trọng ñối với công nghệ thực phẩm,
hoá chất và thuốc. Nhiều loại enzym khác nhau từ vi khuẩn ñã ñược tách chiết và làm tinh
sạch cho các nghiên cứu sinh học và y học. Số khác ñược sử dụng trong các xí nghiệp xà

phòng, pho mát, làm mềm thịt và trong bột giặt “sinh học”. Protein sản xuất từ vi sinh vật
cung cấp nguồn protein rẻ hơn là thức ăn ñộng vật theo truyền thống. Chẳng hạn, Pruten,
một loại sản phẩm khô từ vi khuẩn Methylophilus ñược sản xuất số lượng lớn bởi hãng
ICI dùng methanol và ammoniac là nguyên liệu khởi ñầu. Việc sản xuất các chất kháng
sinh từ vi khuẩn ñã ñược công nghệ hoá. Vi khuẩn còn có vai trò quan trọng trong việc
23


hình năng lượng hoá thạch như dầu hoả, khí ñốt, than ñá... Trong các nguồn năng lượng
mà con người hy vọng sẽ khai thác mạnh mẽ trong tương lai có năng lượng thu từ sinh
khối của vi sinh vật. Trong công nghiệp tuyển khoáng, nhiều chủng vi khuẩn ñã ñược sử
dụng ñể hoà tan các kim loại quý từ các quặng nghèo hoặc từ các bãi chứa xỉ quặng.
e. Công nghệ di truyền
ðây là một công nghệ phát triển nhanh chóng nhờ ñưa các gen tái tổ hợp vào các tế
bào vi khuẩn với ý muốn sản xuất chế phẩm với số lượng lớn. Insulin và protein kháng
virut interferon ñược sản xuất bằng cách này và ñây là tiềm năng to lớn ñể tạo nên những
chất khác có lợi cho con người kể cả kháng thể, hormon, chất kháng sinh, enzym, các yếu
tố ñông máu, là những chất thuốc ñược xem là trở nên vô giá trong việc ñiều trị bệnh.
Chẳng hạn cho ñến nay chỉ có insulin là có hiệu lực ñể trị bệnh ñái ñường và sản
phẩm này ñược tách chiết từ mô tuỵ của các ñộng vật như lợn, bê. ðáng tiếc rằng insulin
từ nguồn ñộng vật là không giống với insulin của người cho nên nhiều người bị bệnh ñái
ñường phát triển kháng thể chống lại sau một quá trình ñiều trị lâu dài và do ñó cần có
một số thuốc ñể ngăn chặn các phản ứng miễn dịch của người bệnh. Với insulin ñược chế
tạo từ công nghệ gen nhờ vi khuẩn vừa rẻ tiền và không phát sinh những vấn ñề như thế.
Quá trình chuyển gen vào vi khuẩn là phức tạp nhưng những nguyên tắc chủ yếu
của phương pháp có thể hiểu ñược từ hình 14. Nhiều loại vi khuẩn chống lại sự xâm nhập
của virut bằng cách sinh ra những enzym ñặc hiệu ñược gọi là enzym giới hạn. Các
enzym này nhận biết và cắt những trình tự ñặc biệt các nucleotit trong ADN. Hoạt ñộng
của enzym giới hạn ñặc biệt ñược gọi là Eco - R1 ñược trình bày trong hình 14. Hoạt
ñộng này tạo nên vết cắt so le và sinh ra các trình tự bổ sung ở hai ñầu ñã tách rời của

phân tử ADN. Khi dùng Eco - R1 ñể xử lý, các nhiễm sắc thể người có thể bị cắt ra thành
nhiều ñoạn ngắn, một số ñoạn có thể chứa một gen ñơn, gen mã hoá cho một protein
người ñặc biệt nào ñó. Những ñoạn như thế có thể cài vào các plasmit vi khuẩn và ñưa
vào tế bào vi khuẩn, ở ñây chúng ñược tái bản như những ñơn vị ñộc lập. Nuôi cấy các tế
bào có gen ghép ñã làm nhân bản lên nhiều lần các gen người.
Vấn ñề tối quan trọng trong công nghệ gen là phải nhận biết và tách ra ñược các
gen ñể ñưa chúng vào vi khuẩn mà tạo ñược các sản phẩm có lợi.

24


Sự biểu hiện gen ở vi khuẩn
ñược ñiều khiển bởi hệ thống
operon. Trong ñó gen cấu trúc khi
tạo mARN có thể ñược mở hay
ñóng bằng gen chỉ huy, gen chỉ huy
lại ñược ñiều chỉnh bằng gen ức
chế. Các ñoạn ADN thu ñược do
cắt thể nhiễm sắc, ngoài gen cấu
trúc còn chứa cả ñoạn promoter
khởi ñộng cho sự bắt ñầu phiên mã,
nhưng lại thiếu các gen chỉ huy và
gen ức chế tương ứng. Khi các
ñoạn như thế ñược cài vào plasmit
của vi khuẩn, gen luôn luôn biểu
hiện vì không có cơ chế ñể ñóng nó
lại và tế bào chủ luôn tổng hợp một
Hình 14: Kỹ thuật di truyền

số lượng lớn các protein mong

muốn.

Một số vấn ñề khác xuất hiện khi làm việc với ADN mã hoá cho một protein nào
ñó bằng cách dùng các enzym sao chép ngược từ mARN tinh chế. Các trình tự mã hóa ở
ñây ñược tạo ra một cách chính xác giống như bản gen xuất phát, nhưng lại thiếu mất
phần promoter ñể khởi ñộng sự tổng hợp mARN. Có thể khắc phục ñược khó khăn này
bằng cách gắn ñoạn ADN mới tổng hợp vào với một gen vi khuẩn nguyên vẹn ñã biết, và
như thế cả 2 gen sẽ biểu hiện cùng nhau. Protein vi khuẩn và protein mong muốn sẽ dính
vào nhau và người ta tách chúng ra bằng những phương pháp hoá học.
Người ta dùng phương pháp tương tự ñể chuyển gen vào các tế bào nhân chuẩn. Ví
dụ, gen người, ghi mã cho sản xuất hormon tăng trưởng, ñược cho liên kết với ñoạn
promoter của gen mã hoá cho một protein chuột là metallothionein và sau ñược chuyển
vào ADN của hợp tử chuột mới thụ tinh. Protein metallothionein ñược sản xuất khi tế bào
ñược tiếp xúc với một lượng nhỏ kim loại kẽm. Phôi có gen ghép sẽ sản xuất ra hormon
tăng trưởng và sẽ lớn lên tới kích thước gấp hai lần bình thường. Hơn nữa chuột có khả
năng di truyền cho thế hệ sau khả năng lớn ñó như một bộ phận trong ADN của nó. Tạo
ñược chuột khổng lồ ñương nhiên là rất quý, nhưng quan trọng là nó mở ra triển vọng áp
dụng công nghệ tương tự ñể tạo ra các sản phẩm giống gia súc mới như bò, cừu hay gia
25