Mendelova genetika, zadaci gamete i aleli

U ovom filmu, demonstrirat ćemo i objasniti nastanak gameta kod organizama s jednim i dva svojstva.

Klasična (Mendelova) genetika

Greogor Mendel postavio je temelje klasične genetike. Razlog upotrebe graška u genetičkim pokusima. Što su to aleli? Razlika između dominantnih i recesivnih alela. Homozigoti i heterozigoti. Način raspisivanja gameta.

Odnosi prehrane u biocenozi

Hranjive tvari unutar ekosustava kruže, dok energija protječe. Podjela organizama na proizvođače (autotrofe) i potrošače (heterotrofe). Podjela autotorfa, s obzirom na izvor energije, na fotosintetske autotrofe i kemoautotrofe. Podjela heterotrofa na biljoždere, mesoždere i sveždere. Trofičke razine u ekosustavu. Razlagači kao posljednja karika u hranidbenom lancu ili mreži. Hranidbeni lanac i hranidbena mreža. Primarna i sekundarna organska proizvodnja.

Životne zajednice

Populacija je skup jedinki iste vrste koje žive na istom području u određenom vremenu. Biocenoza je skupina jedinki različitih populacija na nekom području. Mikrobiocenoza, fitocenoza i zoocenoza kao sastavni dijelovi biocenoze. Obilježja biocenoze s obzirom na prostorni raspored njezinih članova. Struktura biocenoza ovisi o ekološkim čimbenicima,a na kopnu se mijenja vertikalno (s porastom nadmorske visine) i horizontalno (s porastom geografske širine). Biotop ili stanište.

Biotički čimbenici 3. dio amenzalizam, predatorstvo

Amenzalizam i antibioza. Penicilin je prvi antibiotik. Predatorstvo kao biološki čimbenik. Prilagodbe predatora i plijena. Aposemija, kriptička obojenost, fitomimeza, Batesova i Müllerova mimikrija.

Biotički čimbenici 2. dio simbioza

Što su to biotički čimbenici? Ekološka niša kao položaj vrste unutar biocenoze. Podjela biotičkih čimbenika s obzirom na način i rezultat djelovanja. Intraspecijski odnosi između jedinki iste vrste i interspecijski koji se odvijaju između jedinki različitih vrsta. Kompeticija kao biotički čimbenik. Primjeri intraspecijske i interspecijske kompeticije. Alelopatija i biljke.

Biotički čimbenici 1. dio - kompeticija

Što su to biotički čimbenici? Ekološka niša kao položaj vrste unutar biocenoze. Podjela biotičkih čimbenika s obzirom na način i rezultat djelovanja. Intraspecijski odnosi između jedinki iste vrste i interspecijski koji se odvijaju između jedinki različitih vrsta. Kompeticija kao biotički čimbenik. Primjeri intraspecijske i interspecijske kompeticije. Alelopatija i biljke.

Ekologija populacija

Što je populacija? Osnovna obilježja populacije. Tri osnovna načina prostornog rasporeda jedinki populacije. Definicija areala. Kozmopolitski rasprostranjene vrste i endemi. Ovisnost gustoće populacije o natalitetu, mortalitetu, stopi preživljavanja, potencijalu razmnožavanja i migraciji. Što je to natalitet, a što mortalitet? Kakve mogu biti migracije? Eksponencijalan i logistički rast populacije. Dobna struktura populacije i način prikazivanja. Izumiranje populacija.

Svjetlost kao abiotički čimbenik. Važnost svjetlosti za živi svijet. Biljke i svjetlost. Kako svjetlost utječe na životinje i njihovu aktivnost? Fototropizam, fotokineza, fototaksija.

Reguliranje vode u tijelu kod životinja

Prilagodbe slatkovodnih i morskih organizama na hipotoničan i hipertoničan okoliš.

Abiotički čimbenici - voda

Kako vod utječe na organizme? Koja je njezina važnost? Kako se biljke dijele s obzirom na vodu? Kako su organizmi prilagođeni na manjak? Što su to kserofiti? Podjela životinja prema potrebi za vodom? Što je anabioza? Utječe li vlažnost zraka na organizme?

Abiotički čimbenici - temperatura

Utjecaj temperature na žive organizme i njihovu bioraznolikost. Prilagodba biljaka na različite temperature. Podjela životinja s obzirom na tjelesnu temperaturu. Kako temperatura utječe na kemijske reakcije u organizmu? Utječe li odnos površine i volumena na gubitak temperature?

Abiotički ekološki čimbenici

Što su to abiotički ekološki čimbenici i kako se dijele? Kako se oni dijele s obzirom na ritam ponavljanja? Saznajte više iz novog videozapisa.

Kviz iz biologije1 - genetika

Sinteza proteina

Bjelančevine ili proteini → najviše različitih funkcija u živom organizmu

• Građevne tvari → keratin (kosa, dlaka, vuna, perje, rogovi)
• Vezivne tvari → kolagen
• Zaštitne tvari → protutijela

Proteini → polimeri

• Aminokiseline povezane peptidnom vezom

 

• Dipeptid → dvije aminokiseline 
• Oligopeptid → tri do deset aminokiselina 
• Polipeptid → deset do sto aminokiselina 
• Proteini → više od sto aminokiselina

Dvadeset aminokiselina u sastavu proteina.

Čovjek → sinteza deset aminokiselina

Esencijalne aminokiseline → potreban unos u organizam

Gen → dio DNA koji nosi informaciju za sintezu proteina i različitih molekula RNA

Genski kod → spona (“način komuniciranja”) između gena i proteina

Ribonukleinska kiselina (RNA)

• Jezgra
• Citoplazma
• Ribosomi → sinteza proteina

• Jednolančana molekula
• Šećer riboza
• Dušična baza uracil

Tri vrste RNA:

Glasnička RNA (mRNA)

• Izlazi iz jezgre u citoplazmu na ribosome

• Uputa za sintezu proteina

Prijenosna ili transportna RNA (tRNA)

• Prijenos aminokiseline do ribosoma

Ribosomska RNA (rRNA)

• Izgradnja ribosoma

Genski zapis (šifra ili kod) → slijed tri nukleotida (triplet) na molekuli DNA

• Jedan triplet određuje jednu aminokiselinu

Prepisivanje ili transkripcija

• Početak sinteze proteina
• Jezgra
• Prepisivanje kodova s DNA u kodone na mRNA
• Enzim RNA polimeraza

Prevođenje ili translacija

• Prevođenje upute s mRNA na redoslijed aminokiselina
• Ribosom
• tRNA donosi aminokiseline na ribosom
• Specifičan triplet dušičnih baza tRNA → antikodon

Prvi kodon → start kodon AUG → metionin

Stop kodon → prekid sinteze proteina

• UAA
• UAG
• UGA

Proces sinteze proteina → jednak u svim živim bićima

Središnja biološka dogma:

Eukarioti

Kodirajuće regije na molekuli DNA → eksoni

Nekodirajuće regije → introni

Izrezivanje instronskih sekvenci

Povezivanje eksona

Fotosinteza

Reakcije fotosinteze

Listovi → najvažniji organi za fotosintezu
Reakcije fotosinteze dijele se na primarne i sekundarne reakcije.

Primarne reakcije

• Reakcije ovisne o svjetlosti

• Fotofosforilacija i fotoliza voda

• Odvijaju se na tilakoidnim membranama kloroplasta
• Stvaranje molekula NADPH i ATP-a pomoću Sunčeve energije

Sekundarne reakcije

• Reakcije u tami

• Neovisne o svjetlosti

• Calvinov ciklus

• Stroma kloroplasta
• Sinteza organskih molekula pomoću kemijske energije sadržane u molekulama ATP-a i NADPH

Primarne reakcije

Fotosustavi I i II → udružene molekule biljnih pigmenata u sastavu tilakoidnih membrana. Fotosustav se sastoji od antenskih molekula i reakcijskog središta.

Antenske molekule 

• Molekule pigmenta
• “Hvataju” fotone svjetlosti i usmjeravaju u reakcijsko središte

Reakcijsko središte
• Klorofil a
• Izbacivanje dva elektrona iz atoma magnezija pomoću energije fotona

• Izbacivanje elektrona iz fotosustava I i II → transportni lanac elektrona
• Prelazak elektrona na oksidirani koenzim NADP⁺
• Oksidirani fotosustav II  oduzima elektrone iz atoma kisika u molekulama vode

Fotoliza vode → razgradnja vode pomoću svjetlosti na elementarni kisik i vodikove ione.

• Nakupljanje vodikovih iona u unutrašnjosti tilakoida; dolazi do stvaranja njegovog gradijenta u odnosu na stromu kloroplasta

• Difuzija H⁺ iona u stromu preko enzima ATP- sintetaze → oslobađanje kemijske energije i pohranjivanje u molekulama ATP-a

• Nakupljanje ATP i NADPH u stromi → Calvinov ciklus 

Sekundarne reakcije (Calvinov ciklus)

• Sekundarne reakcije počinju vezanjem ugljikova (IV) oksida na ribuloza-1,5-difosfat  

• Karboksilacija → vezanje CO₂ 

• Prvi korak Calvinovog ciklusa katalizira enzim ribuloza-1,5-difosfat karboksilaza oksigenaza (rubisko) 

• Sinteza glukoze iz šećera s tri ugljikova atoma koji nastaje u Calvinovom ciklusu
• Glukoza je primarni produkt fotosinteze
• Polimerizacija glukoze u škrob

Usporedba fotosinteze i staničnog disanja:

Lišaji (Lichenes)

• Mnogostanični organizmi – simbioza gljive i alge.
• Gljive → mješinarke.

• Alge → zelene alge ili cijanobakterije (modrozelene alge).

• Uloga gljiva: zaštita, opskrbljivanje vodom i mineralnim tvarima.

• Uloga alga: opskrbljivanje hranjivim tvarima putem fotosinteze.

Građa lišaja

• Hife gljiva obavijaju kuglaste jednostanične alge

• Gusto poredane hife na gornjoj i donjoj strani lišaja → zaštitni sloj (kora).

• Alge ravnomjerno raspoređene na gornjem dijelu talusa → fotosintetski sloj.

• Središnji sloj sastoji se od mreža hifa → sudjeluje u izmjeni plinova.

hife – zaštitni sloj (kora) + kuglaste alge – fotosintetski organizmi

Razmnožavanje

Sorediji → vjetar

Nastaju u fotosintetskom sloju → gornja kora.

Mali djelovi lišaja mogu se otkinuti – lako pucaju.

Sorediji

Spolno razmnožavanje

Spore gljiva raznosi vjetar → nova alga za simbiozu

• Opisano oko 25000 vrsta lišaja.

• Terestrički – pričvršćeni za tlo.

• Epilitski – pričvršćeni za stijenu.

• Epifiti – žive na drugim organizmima.

• Pioniri vegetacije

• Dobro podnose nepovoljne uvjete na staništu.

→ Zaustavljaju metaboličku aktivnost.

→ Stanje mirovanja ili kriptobioza.

• Osjetljivi na zagađenje

→ Indikatori zagađenja

Oblici lišaja

Listasti lišaji

• Plosnato krpasti talus slabo povezan s podlogom.

Islandski lišaj

• Od tundre do visokih planina

• Pripravci za kašalj

Grmasti lišaji

• Na krošnjama, slabo povezani s podlogom.

Letharia vulpina - jedini europski otrovni lišaj

Korasti lišaji

• Čvrsto vezani za podlogu, nepravilnog oblika.

Rhizocarpon geographicum

• raste na stijenama → godišnje 0,5 mm

Razvitak biljnog organizma

• izmjena haploidne i diploidne generacije

• haploidna generacija (GAMETOFIT) proizvodi gamete ili spolne rasplodne stanice

• stapanjem muške i ženske gamete nastaje zigota

• zigota se razvija u biljku (SPOROFIT) koja je diploidna i proizvodi spore

• spore se razvijaju u generaciju koja proizvodi gamete

Tipični dvospolni cvijet kritosjemenjača sastoji se od lapova, latica, prašnika i tučka.

Biljka je sporofit ili diploidna generacija. Tijekom evolucije diploidna je generacija (sporofit) postala sve izraženija, a haploidna (gametofit) se postupno reducirala.

http://www.zastavki.com/eng/Nature/Flowers/wallpaper-22365-18.htm

PRAŠNIK

• muški dio cvijeta u kojem se razvijaju MIKROSPORE ili peludna zrnca

• prašnik se sastoji od prašničke niti (filamenta) i prašnice (antere)

• prašnica ima dvije polutke od kojih svaka sadrži dvije peludnice

Prerez prašnika

http://chsweb.lr.k12.nj.us/psidelsky/plant_meiosis.htm

 

• u peludnicama iz diploidnih matičnih stanica mejozom nastaju mikrospore

• PELUDNICE = MIKROSPORANGIJ

• MIKROSPOROGENEZA → proces kojim nastaju peludna zrnca (mikrospore)

• iz jedne matične stanice nastaju 4 haploidne mikrospore

Pelud

http://www.paranoias.org/2010/06/pollen-under-a-microscope/

• iz mikrospora se dalje razvija muški gametofit (haploidna generacija)

• jezgra mikrospore se mitotički dijeli i nastaju dvije jezgre: vegetativna i generativna

• kada peludno zrnce dospije na njušku tučka razvija se peludna mješinica

• jezgra generativne stanice podijeli se u dvije spermalne jezgre

TUČAK

• ženski dio cvijeta

• sastoji se od plodnice, vrata i njuške

• u plodnici su sjemeni zameci (homologni makrosporangiju)

• u sjemenom zametku nastaje matična stanica embrionske vreće

• tijekom makrosporogeneze (mejoza) matična stanica se dijeli i nastaju 4 haploidne stanice

• 3 stanice propadaju, samo 1 (makrospora) se razvija u embionsku vreću  iz koje će se razviti ženski gametofit (haploidna generacija)

• jezgra makrospore se tri puta mitotički dijeli → nastaje 8 jezgara

• jezgre se razdvajaju u dvije skupine od po 4 jezgara (smjeste se na suprotnim krajevima embrionske vreće)

• zatim se po jedna jezgra iz svake skupine stanica pomiče prema središtu stanice

• po tri jezgre ostaju na svakom kraju stanice → oko njih se oblikuju membrane i one postaju samostalne stanice

• jedna od tri gornje stanice (najveća) → jajna stanica (preostale dvije su pomoćnice)

• tri donje stanice su antipode

• dvije preostale središnje jezgre stapaju se u diploidnu sekundarnu jezgru

• ženski GAMETOFIT = embrionska vreća s 8 jezgara

Instrukcije iz biologije - Membranski sustavi u stanici

MEMBRANSKI SUSTAVI U STANICI

ENDOPLAZMATSKI RETIKULUM

• sustav membranama koji se u obliku spljoštenih vreća ili cjevčica pruža kroz citoplazmu → ENDOPLAZMATSKI RETIKULUM (ER)

Na membranama hrapavog endoplazmatskog retikuluma nalaze se ribosomi (engl. r–ER, rough = hrapav). To je glavno mjesto sinteze proteina.

Glatki endoplazmatski retikulum na površini nema ribosome ( engl. s–ER, smouth = gladak), a mjesto je sinteze membranskih lipida.

Sarkoplazmatski retikulum, tip ER–a, nalazi se u mišićnim stanicama. Obavija mišićna vlakna i omogućava održavanje koncentracije iona kalcija te regulaciju mišićne kontrakcije.

 

GOLGIJEVO TIJELO

• Golgijevo tijelo sastoji se od DIKTIOSOMA (grč. DIKTYON = mreža, SOMA = tijelo).

• svaki diktiosom je građen od plosnatih, membranom omeđenih šupljina – Golgijeve cisterne

• na rubovima su cisterne proširene i od njih se odvajaju membranom obavijeni Golgijevi mjehurići

Golgijevo tijelo mjesto je sinteze polisaharida, te kovalentnog vezanja polisaharida na proteine sintetizirane na površini hrapavog ER.

LIZOSOMI su mjehurići koji sadrže probavne enzime  .

Instrukcije iz biologije - Građa bakterijske stanice

GRAĐA BAKTERIJSKE STANICE

 

• STANIČNA STIJENKA

Obavija većinu bakterijskih stanica. Ne sadrži celulozu već je izgrađena od peptidoglikana (mureina) koji se sastoje od molekula aminokiselina i aminošećera.

• PLAZMALEMA

Obavija citoplazmu, debljine 5 do 10 nm.

• CITOPLAZMA

Polutekuća tvar koja čini najveći dio bakterijske stanice, a u njoj se zbiva većina metaboličkih procesa.

• NUKLEOID

Duga molekula DNA u obliku zamršene niti (jezgrina tvar, bakterijski kromosom).

• PLAZMIDI

Prstenasti lanci molekula DNA smješteni u citoplazmi.

 

 • RIBOSOMI

Mjesta gdje se zbiva sinteza proteina.

• KAPSULA

Sluzava tvorba na površini stanica nekih vrsta bakterija, koja ih štiti od djelovanja fagocita, nepovoljnih utjecaja okoliša ili infekcije bakteriofagima.

• BIČEVI ili FLAGELE

Omogućavaju pokretanje nekim bakterijama. Bičevi bakterija strukturalno se razlikuju od bičeva eukariotskih stanica. Izbijaju iz bazalnih tjelešaca, a njihov broj i položaj mogu biti različiti. Jedan bič na jednom polu prisutan je kod monotrihnih, više bičeva na oba pola kod amfitrihnih, dok je kod peritrihnih bakterija prisutno više bičeva po cijeloj površini.

• TREPETLJIKE (FIMBRIJE) i PILUSI (spolne niti)

Uz bičeve bakterije mogu imati i trepetljike (fimbrije), relativno kratke i tanke nitaste tvorbe koje im pomažu prilikom pričvršćivanja za podlogu. Duži pilusi (spolne niti) omogućavaju pridržavanje bakterija prilikom paraspolnog razmnožavanja.