Đáp án đúng là: C

- Vật sống được cấu tạo từ các tế bào. Từ cơ thể đơn bào đến cơ thể đa bào, tế bào đều là đơn vị cơ bản của cấu trúc và chức năng của tất cả các cơ thể sống.

- Những đặc điểm còn lại gồm “có khả năng di chuyển”, “có khả năng đáp ứng với tín hiệu”, “có cấu tạo phức tạp” đều có thể xuất hiện cả ở vật sống và vật không sống mặc dù có thể khác nhau về bản chất. Ví dụ: xe máy có khả năng di chuyển, ti vi có khả năng đáp ứng tín hiệu từ điều khiển, máy tính có cấu tạo phức tạo,…

Đáp án đúng là: B

Đặc điểm nổi trội là đặc điểm mới mà cấp tổ chức nhỏ hơn không có được, xuất hiện do có sự sắp xếp và tương tác của các bộ phận cấu thành nên hệ thống.

Đáp án đúng là: C

Tiến trình nghiên cứu khoa học được tóm lược qua sơ đồ: Quan sát → Đặt câu hỏi → Hình thành giả thuyết → Thiết kế thí nghiệm → Phân tích kết quả → Rút ra kết luận.

- Quan sát: Mọi nghiên cứu đều bắt đầu từ những quan sát để thu thập dữ liệu.

- Đặt câu hỏi: Sau khi thu được số liệu, các nhà khoa học thường đặt ra các câu hỏi và tìm cách lý giải.

- Hình thành giả thuyết: Sau khi đặt ra các câu hỏi, cần đưa ra giả thuyết khoa học là những cách giải thích có thể kiểm chứng được bằng thực nghiệm cho các câu hỏi đề ra. Giả thuyết được gọi là khoa học khi nó có thể được kiểm chứng bằng thực nghiệm.

- Thiết kế thí nghiệm: Thí nghiệm kiểm chứng thường được thiết kế thành 2 lô gồm lô đối chứng và lô thí nghiệm.

- Phân tích kết quả: Dữ liệu thu được từ các quan sát thực địa hay từ các thí nghiệm cần được xử lý thận trọng để rút ra được những kết luận phù hợp.

- Rút ra kết luận: Kết quả nghiên cứu được thẩm định và công bố trên các tạp chí khoa học. Một giả thuyết được kiểm nghiệm ở nhiều đối tượng khác nhau bởi các nhà khoa học khác nhau trên thế giới và được giới khoa học thừa nhận thì sẽ trở thành học thuyết khoa học.

Đáp án đúng là: B

Thế giới sống được tổ chức theo nguyên tắc thứ bậc từ thấp đến cao, từ đơn giản đến phức tạp là: Nguyên tử → Phân tử → Bào quan → Tế bào → Mô → Cơ quan → Hệ cơ quan → Cơ thể → Quần thể → Quần xã → Hệ sinh thái.

Đáp án đúng là: A

Đặc điểm chung của thế giới sống là :

- Thế giới sống được tổ chức theo nguyên tắc thứ bậc.

- Các cấp độ tổ chức sống là những hệ mở và tự điều chỉnh.

- Thế giới sống liên tục tiến hóa.

Đáp án đúng là: C

Hóa sinh học là một phân ngành nghiên cứu các quá trình hóa học bên trong và liên quan tới sinh vật sống. Do đó, công việc chính của một nhà sinh học hoạt động trong lĩnh vực hóa sinh học là nghiên cứu các phản ứng hóa học xảy ra trong tế bào.

• Đề xuất thí nghiệm để tìm bằng chứng ủng hộ giả thuyết cho rằng cây sống ở vùng đất thiếu nitrogen nên chúng phải bắt côn trùng và phân giải protein để lấy nitrogen:

- Trồng 2 cây nắp ấm, cây nắp ấm 1 trồng ở chậu A và cây nắp ấm 2 trồng ở chậu B. Đất ở cả hai chậu đều không được bổ sung nitrogen, các điều kiện nước và dinh dưỡng khác đều được bố trí bình thường và giống nhau.

- Đặt chậu A vào môi trường có côn trùng, chậu B vào môi trường không có côn trùng.

- Tiến hành quan sát và rút ra kết luận về sự sinh trưởng và phát triển của 2 cây nắp ấm trong 2 chậu.

• Kết quả thí nghiệm:

- Cây nắp ấm ở chậu A phát triển xanh tốt do có đầy đủ chất dinh dưỡng.

- Cây nắp ấm ở chậu B có những biểu hiện thiếu nitrogen: sinh trưởng kém; thân và cành còi cọc; ít đẻ nhánh; lá non mỏng, màu nhạt, dễ chuyển sang màu vàng và rụng sớm.

→ Kết luận: Cây nắp ấm bắt côn trùng và phân giải protein để lấy nitrogen.

• Dự đoán của giả thuyết: Nếu không có CO2 thì quá trình quang hợp bị ngừng trệ. Nếu giả thuyết cho rằng CO2 cần cho quá trình quang hợp ở cây xanh là đúng thì cây sẽ không thể tổng hợp tinh bột nếu không có CO2.

• Thiết kế thí nghiệm kiểm chứng giả thuyết cho rằng CO2 cần cho quá trình quang hợp ở cây xanh:

- Đặt hai chậu cây khoai lang vào chỗ tối trong 3 – 4 ngày.

- Lấy hai tấm kính, đổ nước lên toàn bộ bề mặt tấm kính. Sau đó, đặt mỗi chậu cây lên một tấm kính ướt, dùng hai chuông thủy tinh (hoặc hộp nhựa trong suốt) úp vào mỗi chậu cây.

- Trong chuông A đặt thêm một cốc nước vôi trong. Đặt cả hai chuông thí nghiệm ra chỗ có ánh sáng.

- Sau 4 – 6 giờ, ngắt lá của mỗi cây để thử tinh bột bằng dung dịch iodine.

• Kết quả thí nghiệm:

- Lá trong chuông A chuyển màu xanh đen do lá cây đã sử dụng khí CO2 có trong bình để thực hiện quá trình quang hợp, tổng hợp tinh bột.

- Lá trong chuông B không xuất hiện màu xanh tím do khí CO2 trong bình kết hợp với dung dịch Ca(OH)2 để tạo kết tủa nên lá trong chuông này không tiến hành quang hợp, tổng hợp tinh bột được.

→ Kết luận: Khí CO2 là nguyên liệu của quá trình quang hợp để tổng hợp nên chất hữu cơ.

- Giả thuyết cho hiện tượng bạn đã quan sát: Lá của cây rừng nhiệt đới thường có chóp nhọn để thích nghi với lượng mưa đặc biệt lớn.

- Cách kiểm chứng giả thuyết: Quan sát thực nghiệm lá của các cây ở vùng nhiệt đới và vùng ôn đới. Nếu chỉ có lá của các cây ở vùng nhiệt đới có đặc điểm này chứng tỏ lá của cây vùng nhiệt đới đã có chóp nhọn để thích nghi với điều kiện mưa nhiều. Lá có chóp nhọn làm cho những giọt mưa trôi xuống nhanh chóng, giúp lá cây không bị ứ đọng nước, tránh nấm và vi khuẩn phát triển.

- Một vài cơ chế tự điều chỉnh của cơ thể người:

+ Cơ chế tự điều hòa nhiệt của cơ thể người: Khi trời nóng, cơ thể toát mồ hôi và giãn mạch để thải nhiệt qua da ra bên ngoài giúp làm mát cơ thể. Khi trời lạnh, các mạch máu dưới da co lại, có phản ứng run rẩy để sinh nhiệt giúp làm ấm cơ thể.

+ Cơ chế điều hòa áp suất thẩm thấu của cơ thể người: Khi áp suất thẩm thấu trong máu tăng (do ăn mặn, đổ nhiều mồ hôi…), thận tăng cường tái hấp thu nước trả về máu, đồng thời, cơ thể có cảm giác khát nước để uống nước vào. Khi áp suất thẩm thấu trong máu giảm, thận tăng thải nước giúp duy trì áp suất thẩm thấu.

+ Cơ chế điều hòa lượng đường của cơ thể: Sau bữa ăn, nồng độ glucose trong máu tăng cao → tuyến tụy tiết ra insulin kích thích tế bào gan chuyển glucose thành glycogen dự trữ → nồng độ glucose trong máu giảm và duy trì ổn định. Khi đói, nồng độ glucose trong máu giảm → tuyến tụy tiết ra glucagon kích thích tế bào gan chuyển glycogen thành glucose đưa vào máu → nồng độ glucose trong máu tăng lên và duy trì ổn định.

- Nếu cơ chế tự điều chỉnh không hoạt động tốt, các điều kiện lí hóa của môi trường trong (máu, bạch huyết và dịch mô) biến động và không duy trì được sự ổn định, sẽ gây ra sự biến đổi hoặc rối loạn hoạt động của các tế bào, các cơ quan, thậm chí gây ra tử vong.

- Nếu các phân tử DNA luôn tái bản một cách tuyệt đối chính xác thì thế giới sống không thể liên tục tiến hóa.

- Giải thích: Nguyên liệu của quá trình tiến hóa chính là các biến dị trong đó đột biến gen là nguồn biến dị chủ yếu. Mà các đột biến gen thường được phát sinh trong quá trình tái bản. Do đó, nếu như DNA luôn tái bản chính xác thì ít có sự đổi mới vật chất di truyền để tạo nguyên liệu cho tiến hóa khiến cho thế giới sống không thể liên tục tiến hóa.

- Tin sinh học là ngành khoa học sử dụng các phần mềm máy tính chuyên dụng, các thuật toán, mô hình để lưu trữ, phân loại, phân tích các bộ dữ liệu sinh học ở quy mô lớn nhằm sử dụng chúng một cách có hiệu quả trong nghiên cứu khoa học và trong cuộc sống.

- Các lĩnh vực nghiên cứu của tin sinh học: Phân tích trình tự gene, dò tìm đột biến, phân loại học phân tử, bảo tồn đa dạng sinh học, phân tích chức năng gene, phân tích hình ảnh,…

- Một số ứng dụng của tin sinh học:

+ Sử dụng trí tuệ nhân tạo để xử lí thông tin của bệnh nhân giúp các bác sĩ đưa ra được biện pháp chữa bệnh hiệu quả nhất cho từng bệnh nhân.

+ Sử dụng tin sinh học để phát triển các ứng dụng giúp chống lại các bệnh truyền nhiễm (ví dụ như cúm gà) và để chống lại các đợt bùng phát và lây lan virus.

+ Sử dung tin sinh học để xác định thời điểm tốt nhất để gieo hạt, canh tác hoặc thu hoạch.

Lĩnh vực sinh học có thể tạo ra đủ nguồn lương thực và thực phẩm nuôi sống toàn bộ dân số trên Trái Đất trong vài thế kỉ tới khi mà diện tích đất canh tác ngày càng thu hẹp và phải hướng tới sự phát triển bền vững là: Công nghệ sinh học. Công nghệ sinh học được ứng dụng trong nông nghiệp công nghệ cao, nó sử dụng quy trình kĩ thuật hiện đại cùng nền tảng khoa học trong sinh học nhằm sản xuất và tạo ra các sản phẩm sinh học chất lượng cao như phát triển các giống cây trồng cho năng suất cao, tăng sức đề kháng của cây đối với sâu bệnh,…

CRISPR sửa chữa gen bên trong cơ thể:

- Trước đây, công cụ chỉnh sửa gen CRISPR đã có những thành công lâm sàng khi giúp chữa khỏi cho những người mắc 2 chứng rối loạn máu di truyền là bệnh hồng cầu hình liềm và bệnh beta-thalassemia bằng cách loại bỏ các tế bào máu gốc bị lỗi khỏi bệnh nhân, chỉnh sửa và tái sử dụng chúng vào cơ thể. Năm 2021, nền khoa học thế giới đánh dấu bước tiến xa hơn khi triển khai kĩ thuật này trực tiếp trong cơ thể người bệnh. Một số kết quả nghiên cứu cho thấy, phương pháp này đã làm giảm một loại protein độc hại cho gan và cải thiện thị lực ở những người bị mù di truyền.

- Các nhà nghiên cứu tại Công ty Editas Medicine, Mỹ đã tiêm một loại virus vô hại mang DNA CRISPR vào mắt của 6 người trưởng thành mắc chứng rối loạn thị lực di truyền. Kết quả cho thấy, sau 3 - 6 tháng, hai bệnh nhân từ gần như mù hoàn toàn đã có thể cảm nhận được ánh sáng, một trong số họ có thể tránh được các vật cản trong điều kiện ánh sáng mờ.

- Có thể nói rằng, kĩ thuật chỉnh sửa gen bằng CRISPR bên trong cơ thể người là kĩ thuật tiềm năng, tuy nhiên cần xác định chính xác các gen và chuyển chúng an toàn đến đúng tế bào với số lượng phù hợp.

Một số lĩnh vực sinh học chưa đề cập đến trong sách giáo khoa:

- Phân loại các lĩnh vực nghiên cứu sinh học theo cấp tổ chức của thế giới sống thì các lĩnh vực sinh học gồm:

+ Sinh học phân tử nghiên cứu các quá trình sống ở cấp độ phân tử.

+ Sinh học tế bào nghiên cứu cấu trúc tế bào và các quá trình sống xảy ra trong bào.

+ Sinh học cá thể nghiên cứu cấu tạo cơ thể sinh vật đa bào cùng cơ chế vận hành. Ví dụ: lĩnh vực nghiên cứu giải phẫu và sinh lí động vật, giải phẫu và sinh lí thực vật.

- Phân loại các lĩnh vực sinh học theo mục đích nghiên cứu thì các lĩnh vực sinh học gồm:

+ Lĩnh vực di truyền học nghiên cứu quy luật di truyền và phát sinh các biến dị.

+ Tập tính học nghiên cứu hành vi của các con vật.

+ Lĩnh vực tiến hoá nghiên cứu quá trình tiến hoá của sinh giới.

+ Sinh thái học nghiên cứu mối quan hệ giữa sinh vật với môi trường ở các cấp độ cá thể, quần thể, quần xã và hệ sinh thái.

+…

Các chủ đề của sinh học kết nối các lĩnh vực sinh học với nhau:

- Chủ đề Tiến hoá giúp chúng ta hiểu được thế giới sống thống nhất trong đa dạng. Thế giới sống rất đa dạng nhưng lại thống nhất (có chung rất nhiều đặc điểm) vì chúng được tiến hóa từ tổ tiên chung. Ở các cấp tổ chức, chọn lọc tự nhiên qua hàng triệu, hàng tỉ năm tiến hoá đã hình thành nên các cấu trúc, đặc điểm giúp sinh vật thích nghi với sự thay đổi của môi trường.

- Chủ đề Cấu trúc phù hợp với chức năng: Ở tất cả các cấp độ tổ chức sống, mọi cấu trúc đều phù hợp với chức năng. Chọn lọc tự nhiên trong quá trình tiến hoá luôn giữ lại những cấu trúc phù hợp nhất với chức năng. Ví dụ: Cấu trúc của DNA phù hợp với chức năng mang và bảo quản thông tin di truyền. Cấu trúc của các loại tế bào luôn phù hợp với chức năng của chúng. Các mô, cơ quan, hệ cơ quan,... đều có cấu trúc phù hợp với chức năng.

- Chủ đề Truyền đạt thông tin: Sự sống được tiếp diễn từ thế hệ này sang thế hệ khác nhờ có sự truyền đạt thông tin di truyền từ tế bào này sang tế bào khác, từ thế hệ này sang thế hệ khác. Thông tin không chỉ được truyền từ tế bào này sang tế bào khác trong cơ thể sinh vật mà còn được truyền từ sinh vật này sang sinh vật khác. Mọi sinh vật đều có thể thu nhận thông tin từ môi trường.

- Chủ đề Chuyển hoá vật chất và năng lượng: Thế giới sống ở mọi cấp độ tổ chức đều cần quá trình chuyển hoá vật chất và năng lượng.

Nhiều người tin rằng một số ngôi nhà có ma vì đêm ngủ trong ngôi nhà đó thường nghe thấy có những tiếng động hoặc hiện tượng lạ. Theo em, giả thuyết cho rằng ma là một thế lực siêu nhiên, thực sự tồn tại có phải là một giả thuyết khoa học không? Giải thích.

Chuyển một gene từ tế bào ung thư vào tế bào bình thường dẫn đến tế bào được chuyển gene trở thành tế bào ung thư. Từ đó, có thể rút ra được kết luận:

- Gene được chuyển thực sự là gene gây ung thư.

- Đồng thời, thí nghiệm này cũng tái khẳng định: DNA là vật chất mang thông tin di truyền.

Một số bằng chứng sinh học phân tử cho thấy mọi sinh vật trên Trái Đất đều có chung tổ tiên:

- Hầu hết các sinh vật đều có vật chất di truyền là DNA.

- Cơ chế truyền đạt và biểu hiện thông tin di truyền giống nhau ở các tế bào: Từ DNA → RNA → protein.

- DNA ở các sinh vật đều được sao chép theo cùng một cơ chế.

- Tất cả các loài sinh vật đều sử dụng chung một bảng mã di truyền.

- Protein của các sinh vật đều được cấu tạo từ 20 loại amino acid.

- Suy luận quy nạp là đi từ những cái riêng đến cái chung, từ những cái rời rạc gặp trong nhiều trường hợp khái quát lên thành nguyên lí, quy luật.

- Suy luận quy nạp được ứng dụng trong nghiên cứu khoa học đề hình thành nên những giả thuyết và học thuyết khoa học: Các nhà khoa học quan sát thấy có nhiều đặc điểm, hiện tượng giống nhau ở các đối tượng khác nhau, từ đó khái quát lên thành nguyên lí.

- Suy luận diễn giải là đi từ cái chung đến cái riêng, từ nguyên lí, quy luật đã biết để giải thích hiện tượng cụ thể.

- Ứng dụng của suy luận diễn giải trong nghiên cứu và trong đời sống:

+ Trong nghiên cứu: Vận dụng những quy luật đã học để giải thích những hiện tượng cụ thể quan sát được.

+ Trong đời sống: Sử dụng suy luận diễn giải đề đưa ra các quyết định. Ví dụ: Chúng ta biết rằng, nếu ăn nhiều mà ít vận động thì sẽ dẫn đến béo phì và nhiều bệnh khác. Từ đó, đưa ra quyết định: để tránh béo phì, cần có chế độ ăn hợp lí và tăng cường vận động hằng ngày.

- Đặc điểm nổi trội là đặc điểm mới được xuất hiện khi có sự tương tác của các bộ phận trong hệ thống. Đặc điểm nổi trội không có ở các bộ phận cấu tạo nên hệ thống.

- Một số đặc điểm nổi trội của thế giới sống:

+ Khả năng sinh trưởng, sinh sản, chuyển hóa vật chất và năng lượng.

+ Là những hệ mở và tự điều chỉnh.

+ Khả năng tiến hóa liên tục.