2.2 Flashcards
načini spreminjanja genoma organizmov
umetni izbor
križanje
genski inženiring
kako deluje umetni izbor?
⇒ človek postopno izbira tiste genotipe in alele, ki so povečali uporabnost gojenega organizma
kaj je navadni postopek umetnega izbora?
v populaciji so raznoliki osebki — tisti, ki nimajo želeno lastnost ne množijo vnaprej, množijo vnaprej le tisti, ki imajo želeno lastnost ⇒ povečanje deleža osebkov z želenimi lastnostmi
kako deluje križanje?
⇒ človek križa sorodne vrste, s katerimi nastanejo alopoliploidi z najbolj zaželenimi lastnostmi
kaj je težava pri križanju?
obstajajo določene naravne omejitve glede možnosti kombiniranja genov različnih vrst zaradi različnega števila in zgradbe kromosomov ⇒ v mejozi nastanejo nepopolne gamete ⇒ potomci so neplodne
kaj je genski inženiring? na čim temelji?
= skupina postopkov, ki omogočajo združitev DNA različnega izvora za neposredno spreminjanje izbranih genov za različne uporabne namene
temelji na univerzalnosti genetskega koda in na razvoju ustreznih molekularno bioloških postopkov
kaj je produkt genskega inženiringa?
gensko spremenjeni organizmi (GSO) = organizmi (z izjemo človeka), ki smo jim z vnosom tuje DNA spremenili genom na način, ki se ne pojavlja v naravi s križanjem in/ali naravno rekombinacijo
kaj so glavni koraki genskega inženiringa?
- izolacija enega gena iz izvornega genoma ⇒ dobimo DNA brez proteinov
- izrez želenega dela DNA s pomočjo restrikcijskih encimov
- izolacija fragmenta DNA
- priprava in uporaba vektorja za kloniranja: restrikcijski encim izreže plazmid, v odprt plazmid se vstavi želeni gen s pomočjo encima ligaze
- genetsko spremenjeni plazmid se vstavi v gostiteljski organizem in se v njem klonira
organizme lahko genetsko spreminjamo na tri načine:
- dodatek tujega gena ⇒ transgeni organizmi
- sprememba obstoječega gena
- odstranitev, deaktivacija obstoječega gena
primeri GS bakterije
Somatostatin = hGH (človeški rastni hormon), čiščenje onesnaženega okolja
o hGH
nastaja v hipofizi
gre za kratek protein, ki je sestavljen s 14 aminokislinami
pospeši rast telesnih, mišic in kostnih celic
kako hGH pospeši rast telesnih, mišičnih in kostnih celic?
pospeši sintezo proteinov
pospeši privzem aminokislin preko celične membrane
pospeši pretvorbo glikogena v glukozo v jetrih
katera bakterija se uporablja za genetski inženiring GS bakterij? zakaj?
mutirana različica E.coli
ker obstaja nevarnost, da bi genetsko spremenjena bakterija lahko ušla v okolje in izmenjala svoje gene s populacijo E.coli iz črevesja ⇒ možne so nepredvidljive posledice
kje gojijo mutirane E.coli?
v bioreaktorjih v biotovarnah
zakaj je spreminjanje genov v evkariontih bolj zahtevno kot pri prokariontih?
plazmidi niso prisotni (razen v kvasovkah)
vstavljeni plazmidi težko preživijo v evkariontskih celicah
evkarionti so diploidni ⇒ pri genskem inženiringu morata biti spremenjeni dva alela
kaj je bila prva transgena žival?
ovčka Tracy, ki je v svojem mleku tvorila rekombinantno zdravilo AAT
kaj je AAT? kakšno vlogo ima v človeškem telesu?
= alfa-1-antitripsin = beljakovinsko zdravilo za zdravljenje emfizema in cistične fibroze
vzdržuje elastičnost pljuč – ključna za dihalne gibe
postopki genetskega spreminjanja ovčke Tracy?
človeški gen AAT so spojili s promoterskim genom za β-laktoglobulin ⇒ vstavili rekombinantne DNA v jedro ovčje jajčece ⇒ implantacija jajčece v ovco ⇒ izražanje človeškega AAT je omejeno na mlečne žleze ⇒ AAT se izloča v mleko ⇒ pridobivanje mleka iz transgenih živali ⇒ ločevanje mlečnih beljakovin (ki vključuje človeški AAT) ⇒ dobivanje AA
zakaj je rastlin lažje genetsko spreminjati kot živali?
večino rastlin lahko iz ene same somatske celice vzgojimo celotno rastlino
kaj je postopek tvorjenja transgenih rastlin?
bakterija se veže na rastlinsko celico ⇒ Ti DNA se prenese v rastlinsko celico, nato v jedro, kjer se Ti plazmid vstavi v rastlinski genom ⇒ rastlinska celica izrazi bakterijske Ti gene, proizvaja proteine, ki jih ti kodirajo ⇒ željeno rastlino okužimo s spremenjeno bakterijo ⇒ vzgojimo rastlino, ki vsebuje želene gene
kaj je Ti plazmid?
DNA plazmid bakterije Agrobacterium tumefaciens, ki povzroča tvorbo tumorjev
kaj so restrikcijski encimi? kakšno vlogo imajo? kako so poimenovani?
režejo DNA na specifičnih zaporedjih nukleotidov, oz. odprejo plazmide in izrežejo izbrani gen iz večje molekule DNA različnih bakterij
imajo obrambno vlogo proti tuji DNA v bakterijah tako, da uničijo virusno DNA
poimenovani so glede na vrste bakterij, iz katerih so jih prvič izolirali
kaj je kloniranje?
= proizvodnja identičnih kopij genov, celic ali organizmov
kaj je klon?
= produkt kloniranja = skupina genetsko identičnih organizmov/celic, nastalih iz ene same starševske celice
kaj je gensko kloniranje?
= proizvodnja številnih kopij enega samega gena
kako lahko uporabimo gensko kloniranje?
za izdelavo številnih kopij določenega gena
za proizvodnjo proteinskega produkta
kakšen je postopek kloniranja bakterij?
- izolacija plazmida bakterijske celice in vanj vstavijo DNA iz drugega organizma ⇒ nastane rekombinantni plazmid
- rekombinantni plazmid vrnejo v bakterijsko celico ⇒ bakterija postane rekombinantna bakterija
- rekombinantna bakterija se razmnožuje z delitvijo ⇒ nastane klon bakterij
kako lahko kloniramo rastline? + primeri
večino rastlin je mogoče enostavno klonirati iz koščka korenine, stebla ali listov
pritlike jagod, gomolji ter čebulice in potaknjenci
s katero tehniko lahko kloniramo živali? kako imenujemo nastale embrije?
s tehniko prenosa jedra
= nadomestitev jedra neoplojene jajčne celice z jedrom iz diferencirane odrasle telesne celice ⇒ nastane klon telesne celice
embrije, ki so nastale s tehniko prenosa jedra = blastociste
kaj omogoča tehniko prenosa jedra?
v citoplazmi neoplojene jajčne celice so snovi, ki povzročajo delitev celic
kdaj uporabljamo reproduktivno kloniranje? kaj je najbolj znan primer uspešnega reproduktivnega kloniranja?
ko organizem ima določene želene lastnosti in si želimo več organizmov s takimi lastnostmi
ovčka Dolly
kaj je bil postopek kloniranja ovčke Dolly?
- prenos jedra iz telesne celice — eno jedro iz celic mlečnih žlez, ki so že diferencirane, 6-letne ovce so prenesli v citoplazmo prazne neoplojene jajčne celice
- pod vplivom proteinov iz jajčne citoplazme, se je odrasli genom reprogramiral tako, da se je začel razvoj zarodka
- zarodek na ravno blastociste so prenesli v maternico nadomestne matere, ki je nosila zarodek in omogočila njegov skotitev
v kakšni genetski povezavi sta blastocista in nadomestna mater? kaj pa blastocista in žival, od katere so vzeli jedro?
ni genetske povezave med nadomestno materjo in zarodkom
genom kloniranje živali je enaki tistemu, od živali, od katere so vzeli jedro
kaj je terapevtsko kloniranje?
= proizvodnja zarodkov za preskrbo z embrionalnimi zarodnimi celicami za medicinsko uporabo (proizvodnja kože ali drugih tkiv)
kaj je postopek terapevtskega kloniranja po SCNT?
- jedro jajčne celice je odstranjeno in ga nadomesti jedro somatske celice od specifičnega donorja ⇒ ta celica se pretvori v klonirano blastocisto
- zarodna celica iz klonirane blastociste lahko razvije v katerokoli vrsto človeških celic, ki genetsko ujemajo k določenemu donorju
kaj je razlika med postopkoma reproduktivnega in terapevtskega kloniranja?
zarodki nikoli ne vstavijo v maternico pri terapevtskem
kaj je genska terapija?
= vnos DNA v človeške/živalske celice z namenom nadomestiti, spremeniti ali utišati izražanje okvarjenega gena
kako poteka genska terapija?
- povezava DNA, ki jo želimo vnesti, z vektorjem
- poteka na dva načina:
a. odvzem celice ⇒ vnos DNA v celico ex vivo ⇒ gensko spremenjeno celico vrnejo nazaj v organizem
b. vnos DNA direktno v celice okvarjenih tkiv in organov
kateri bolezni se zdravijo z gensko terapijo?
SCID, spinalna mišična atrofija
kaj je SCID?
huda kombinirana imunska pomanjkljivost, ki je posledica okvarjenega gen ADA na kromosomu 20, kodira encim adenozin deaminaza ⇒ nefunkcionalen imunski sistem
koraki genske terapije za SCID
- izolacija limfocitov z okvarjenim genom ADA iz bolnika s SCID
- gojenje teh celic “in vitro”
- vnos retrovirusa z genom, ki kodira delujoč encim ADA “ex vivo” v nagojene limfocite
- transfuzija modificiranih limfocitov nazaj v bolnika
kaj je spinalna mišična atrofija?
posledica okvarjenega ali manjkajočega gena SMN1 ⇒ napredujoča mišična oslabelost
kaj je PCR? kdaj je uporaben?
= metoda, s katero lahko v epruveti v nekaj urah večmilijonkrat pomnožimo določen odsek DNA
uporaben pri majhni količini DNA, nečistih vzorci DNA
postopek PCR:
- denaturacija DNA
- vezava začetnih primerjev
- sinteza komplementarne verige
- ponovitev n krat ⇒ nastanek 2n molekul DNA
to kar potrebujemo za PCR:
tarčno zapordje DNA
Taq DNA polimeraza
MgCl2
PCR pufer
2 primerja
prosti DNA nukleotidi
kaj je Taq DNA polimeraza?
= encim, ki katalizira polimerizacijo DNA nukleotidov v polinukleotidno verigo DNA
kaj je MgCl2?
= ključni kofaktor za delovanje Taq DNA polimeraze
kaj dela PCR pufer?
ustvarja optimalno okolje za delovanje Taq DNA polimeraze
kaj je primer za PCR? zakaj potrebujemo 2?
= kratka enoverižna zaporedje DNA nukleotidov, ki so ustvarjeni tako, da locirajo tarčno DNA zaporedje
potrebujemo dva primerja za pomnožitev tarčnega zaporedja: en, ki se veže na začetek, drugi pa na konec tarčnega zaporedja
kaj so prednosti PCR?
hitrost, specifičnost
kaj je PCR v realnem času? na čim temelji?
spremlja nastajanje produkta med samo reakcijo, opazuje in izmeri kako reakcija napreduje
temelji na spremljanju fluorescentnega signala ⇒ poleg dveh začetnih primerjev potrebujemo še fluorescenčne barvila/probe, ki se specifično vežejo na komplementarno molekulo DNA
oddana fluorescenca v vsakem PCR ciklu je sorazmerna količini nastalega produkta
kaj so faze PCR-ja v realnem času?
- background faza (signala ne moremo zaznati, zato ne moremo meriti količino produkta)
- eksponencialna faza (količina produkta raste eksponencialno)
- faza platoja (produkt ne nastaja več zaradi prebitka produkta glede na primerje)
kaj je Ct? mejna črta
Ct = cikel, v katerem količina produkta naraste dovolj, da signal lahko detektiramo pri PCR = začetek eksponencialne faze
mejna črta = jakost, pri kateri odčitamo Ct vrednost na grafu
kako poteka PCR v realnem času s fluorescenčnim barvilom?
barvilo, ki ni vezano na dvojno verigo DNA, ne fluorescira, ampak ko se barvilo veže na dvojno vijačnico, začne emitirati fluorescenco ⇒ omogoča določitev začetne koncentracije DNA v vzorcu
kako poteka PCR v realnem času s probo?
probe imajo vezane reportersko barvilo in barvilo dušilca — reportersko barvilo samo zase fluorescira, a ker je v bližini barvila dušilca, ta zaduši fluorescenco
DNA polimeraza med podaljševanjem polinukleotidne verige cepi probo ⇒ ločevanje reporterskega barvila in barvila dušilca ⇒ reportersko barvilo začne oddajati fluorescenco
postopek coronavirus testa?
- izolacija virusne RNA
- sinteza cDNA verige, ki je komplementarna virusni RNA, z encimom reverzna transkriptaza
- denaturacija (razprtje dvojne verige RNA-cDNA)
- vezava primerjev
- sinteza komplementarne verige k cDNA z DNA polimerazo
- pridobitev tarčnega zaporedja: denaturacija in vezava primerjev s TaqMan probe
- DNA polimeraza med podaljševanjem polinukleotidne verige cepi probo ⇒ loči reportersko barvilo od dušilca ⇒ začne oddajati fluorescenco
kaj je gelska elektroforeza?
= metoda za analizo DNA, ki se uporablja za ločevanje proteinov ali delov DNA, glede na njihovo velikost, električni naboj ali druge fizikalne lastnosti
kako deluje gel pri elektroforezi?
gel je polimer, ki deluje kot molekularno sito za ločevanje nukleinskih kislin ali proteinov glede na njihove fizikalne lastnosti
makromolekule se ločijo glede na njihovo hitrost premikanja skozi gel v električnem polju — razdalja, ki jo prepotuje molekula DNA, je obratno sorazmerna z njeno dolžino
nukleinske kisline imajo negativen naboj zaradi fosfatne skupine ⇒ potujejo proti pozitivnemu polu električnega polja
kaj je genetski profil? + primer
= edinstveno DNA zaporedje vsakega posameznika (npr. prstni odtis)
kaj so mikrosatelitska zaporedja? kako se razlikujejo med ljudmi?
ali STR = zaporedja iz 2 do 6 baznih parov
število ponovitev teh zaporedij se od človeka do človeka močno razlikuje
te ponovitve obstajajo na obeh alelih homolognih kromosomov
kaj so postopki primerjav genetskih profilov? + primer
- pridobitev vzorca DNA
- s PCR se pomnožijo specifične STR v vzorcu DNA
- gelska elektroforeza ⇒ ugotovimo velikost pomnoženega zaporedja DNA in števila ponovitev zaporedja STR
- primerjamo DNA profili več posameznikov
npr: določanje očetovstva
na kaj se nanašajo evolucijske raziskave?
- filogeneza
- filogenetske spremembe
- vzroki za takšne spremembe
- mehanizmi evolucije
kaj je prva znanstvena hipoteza o evoluciji?
Lamarckova hipoteza, da so dolgovrati potomci žirafov, ki lahko sežejo do šest metrov višine, posledica iztegovanja in dedovanja te lastnosti skozi več generacij
zakaj se Lamarckova hipoteza ne drži?
danes vemo, da spremembe delov telesa zaradi vpliva okolja ali rabe/nerabe niso dedne
kaj sta bili glavni trditvi Darwinove knjige “O nastanku vrst z naravnim izborom”
- vse oblike življenja so nastale iz skupnega prednika na temelju dedovanja lastnosti s postopnim spreminjanjem skozi daljša časovna obdobja
- mehanizem, ki povzroča to postopno spreminjanje, je naravni izbor
kaj so 4 postulati Darwinovega evolucijskega nauka?
- osebke se razlikujejo med seboj
- hiperprodukcija
- naravni izbor
- postopno spreminjanje populacij skozi čas
kaj omejuje številčnost potomcev?
okolje (ki se nenehno spreminja), naravni viri (ki niso neskončni) in umetni izbor
o boju za obstanek
osebki se morajo bojevati in tekmovati med seboj za naravne vire ⇒ boj za obstanek
poteka med predstavniki iste vrste
osebki, ki imajo uspešnejši fenotip razmnožujejo ⇒ prenesejo gene na potomci ⇒ prilagojenost organizmov na okolje
kaj je adaptacija? kako se delijo?
= postopno spreminjanje predstavnikov iste vrste skozi mnoge generacije in organizmom povečujejo reproduktivno uspešnost v danem okolju
adaptacije v zgradbi, v notranjem delovanju in v vedenju
kaj je aklimatizacija?
= presnovne in fiziološke prilagoditve na nihanje razmer v okolju, ki niso dedne, običajno reverzibilne
kaj je populacija?
= skupina osebkov iste vrste, ki živijo v istem času na istem prostoru in rezultat njihovega razmnoževanja je največkrat ploden potomec
kaj je osnovna enota evolucije? zakaj?
populacija, ker evolucijski učinek naravnega izbora postane viden šele, ko se skozi čas spreminja populacija osebkov
kaj je hiperprodukcija?
= izjemna sposobnost organizmov za razmnoževanje, ko pride do tega, da je veliko več potomcev, kot je staršev in potomcev je veliko več, kot jih lahko preživi
če razmere se ne spreminjajo pri hiperprodukciji, koliko potomcev preživi
preživi le toliko potomcev, kolikor je bilo staršev
kaj so 3 pogoji za evolucijo?
- raznolikost (ker spremembe, ki nastanejo v času življenja osebka zaradi vplivov okolja ne prenesejo na potomce)
- dedovanje
- razmnoževanje
kaj so evolucijski dejavniki?
- naključje (genetski zdrs)
- mutiranje (nastanek novih alelov)
- naravni izbor
- preseljevanje osebkov (pojav novih lastnosti)
dokazi za evolucijo
paleontološki dokazi
zakrneli organi
območja razširjenosti vrst
zgradba organizmov
razvoj zarodkov
zdradba genov, beljakovin in drugih molekul
umetni izbor
opazovanje evolucijskih sprememb v laboratorijskih poskusih in v naravi
kaj je paleontologija? kaj so fosili?
paleontologija = znanost, ki razlaga fosile in preučuje življenje v geološki zgodovini
fosili = fizični in kemijski ostanki organizmov iz preteklih geoloških obdobij
kako določamo starosti fosilov in kamnin?
- z vodilnimi fosili
- z radiometričnim datiranjem
- z molekularno uro
kako določamo starost fosil z vodilni fosili?
določa relativno starost
vodilni fosili = fosili, ki so značilni za določena geološka obdobja, da lahko že po njih ocenimo približno starost kamnin brez natančnih analiz
kako določamo starost fosil z radiometričnim datiranjem?
določamo absolutno starost z radioaktivnom razpadom ogljikovih izotopov iz razmerja med 14C in 12C
na čim temelji določanje starosti kamnin in fosil s pomočjo molekularne ure?
temelji na enakomernem kopičenju mutacij v genomu v času
vrste fosilov
- direktni fosili, ki so deli teles (kosti, zobje, …)
- indirektni fosili, ki so le sledi teles (odtisi stopal, zobovja, …)
- živi fosili
- fosili prehodnih oblik
kaj so živi fosili? + primer
= organizmi, ki so v enakem stanju že dolgo časa in nimajo živečih sorodnikov, npr. Tuatara
kaj dokazujejo fosili prehodnih oblik?
fosili prehodnih oblik so redki in dokazujejo, da fenotipsko spreminjanje poteka v majhnih korakih
zakaj organi sčasoma zakrnijo?
organ ni več potreben za preživetje in razmnoževanje ⇒ se postopoma naberejo mutacije ⇒ organ sčasoma zakrni
organ je nujno potreben za preživetje in razmnoževanje ⇒ naravni izbor poskrbi, da se vse škodljive mutacije hitro izločijo iz populacije
kdaj nastanejo zakrneli geni? + primer
nastanejo, ko njihovi produkti niso več potrebni
npr. gen, ki kodira encim, ki omogoča nastanek vitamina C
več o zakrnitvi gena, ki kodira encim, ki omogoča nastanek vitamina C
večina rastlin in živali lahko sintetizira vitamin C
mutacija gena GLO, ki normalno kodira encim GLO in katalizira zadnjo reakcijo v metabolni poti sinteze vitamina C ⇒ nekateri živali ne morejo sintetizirati vitamin C ⇒ moramo ga uživati s hrano
osebki, ki so zaradi mutacije gena GLO ostali brez delujočega encima, so bili enako sposobni preživetja kot z delujočim encimom ⇒ naravni izbor jih ni izločil ⇒ dedovanje okvarjenega gena
kaj so atavizmi?
= pojav lastnosti, ki sicer za neko vrsto niso običajne in jih imajo le oddaljeni sorodniki ali pa so jih domnevno imeli davni predniki
divergentne vrste =
= vrste, ki so ožje sorodne, se prilagajajo na različna okolja in naravno izbiranje jih usmerja v različne ekološke vloge, s tem postajajo vse bolj različne med sabo
konvergentne vrste =
= vrste, ki so med sabo le v daljnem sorodstvu, zaradi podobnega delovanja naravnega izbiranja prilagodijo na podobno ekološko vlogo, postanejo med sabo bolj podobne
homologne lastnosti =
= podobnosti, ki jih vrste podedujejo od skupnih prednikov
analogne lastnosti =
= podobnosti, ki niso podedovane, ampak jih povsem različne vrste pridobijo neodvisno med evolucijo
kako lahko primerjamo evolucijsko sorodnost na osnovi razvoju zarodkov?
bolj kot so si vrste evolucijsko sorodne, dlje časa so si zarodki podobni
kako lahko primerjamo evolucijsko sorodnost na osnovi zgradbi genov, beljakobin in drugih molekul?
evolucijsko bolj sorodni organizmi imajo bolj podobne gene in beljakovine
pri katerih vrstah lahko opazujemo evolucijske spremembe v laboratorijskih poskusih?
pri vrstah, ki imajo kratke generacijske čase (čas med dvema zaporednima generacijama)
kako lahko opazujemo evolucijske spremembe v naravi?
na brezovih pedicah in na razvoju odpornosti bakterij na antibiotike
katere človekove dejavnosti vodijo v razvoj odpornosti bakterij?
- pretirana uporaba antibiotikov (uporaba antibiotikov kot dodatek k živalski hrani za pospeševanje rasti in preventivo pred boleznimi)
- neustrezna uporaba (prenehanje uporabe antibiotikov prehitro, predpisovane pogosteje kot potrebno)
- hitro širjenje odpornih bakterij
ukrepi za preprečevanje odpornosti na antibiotike:
- zdravljenje z antibiotikami okužbe, povzročene z bakterijami, ki so na izbrani antibiotik dejansko občutljive
- predpisovanje dovolj visokih odmerkov antibiotikov
- jemanje antibiotikov dovolj dolgo
postopek razvoja odpornost
- v vsaki populaciji imamo bakterije ki so bolj in manj občutljive
- bolnik ne zaključi zdravljenja z antibiotikom do konca ⇒ le najbolj občutljive bakterije bodo uničene
- preživijo le najbolj odporne bakterije ⇒ razvoj populacije z veliko odpornostjo
- odporne bakterije lahko izmenjajo gene za odpornost z drugimi bakterijami
kaj je genski sklad?
= vsi aleli vseh osebkov v populaciji
kaj je Hardy-Weinbergovo načelo? kdaj velja?
= pogostost alelov v genskem skladu populacije se ohranja iz generacije v generacijo, čeprav jih spolno razmnoževanje vsakič popolnoma premeša in sestavi v nove medsebojne kombinacije
velja, če ni mutacij, preseljevanja, je parjenje naključno, ni selekcije in je populacija neskončno velika
formula za pogostost alelov
p + q = 1
formula za pogostost genotipov v hčerinski generaciji
(p + q)^2 = p^2 + 2pq + q^2 = 1
kaj spreminja sestavo genskega sklada?
- naključje
- mutiranje
- preseljevanje osebkov
kaj je speciacija?
= nastajanje novih vrst
katere koncepte vrst obstajajo?
- morfološki
- biološki
- evolucijski
- koncept genetske podobnosti in sorodnosti
kaj je morfološki koncept vrste?
vrsto opredeljuje vse posameznike, ki imajo določeno kombinacijo zunanjih ali notranjih fenotipskih telesnih lastnosti, ki jih lahko opazujemo in merimo
kaj je biološki koncept vrste?
vrsto tvori skupina populacij, znotraj katerih se osebki resnično ali potencialno spolno razmnožujejo in imajo plodne potomce, so v naravi biološko razmejene od drugih takšnih populacij
kaj so problemi biološke vrste?
- ne vključuje vrste, ki se razmnožujejo nespolno
- plodni potomci, ki ne preživijo
- ne vemo kako so razmnoževali izumrle vrste
kaj je evolucijski koncept vrste?
vrsto tvori samostojno sosledje predniških in nasledniških populacij, ki v času ostaja ločeno od drugih takih sosledij ter ima svoj začetek (speciacijo) in konec (izumrtje)
kaj je problem evolucijskega koncepta vrste?
ne ukvarja se z vprašanjem ali je ločenost posledica nezmožnosti spolnega razmnoževanja ali česa drugega
kaj je koncept genetske podobnosti in sorodnosti?
vrsto tvori skupina ožje sorodnih posameznikov, katerih sorodnost in genetska podobnost sta bistveno večji, kot sta s posamezniki iz drugih takšnih skupin
hipoteze o nastanku življenja na Zemlji
- trajnostna hipoteza
- kreacijska hipoteza
- kozmična hipoteza
- hipoteza o spontanem nastanku
- biokemijska hipoteza
trajnostna hipoteza
= ideja o stalni prisotnosti živih bitij na Zemlji, tako o njihovem nastanku sploh ne moremo govoriti
kreacijska hipoteza
=> živa bitja je ustvarilo nadnaravno bitje (bog, stvarnik)
hipoteza o spontanem nastanku
=> živa bitja lahko kadarkoli nastajajo iz nežive snovi, če so izpolnjeni določeni pogoji
kdo je ovrgel hipotezo o spontanem nastanku?
Francesco Redi, nato pa Pasteur
biokemijska hipoteza
je splošno priznana hipoteza o abiogenezi v 4 zaporednih procesih:
1. sinteza majhnih organskih molekul (biomonomeri) v neživi naravi
2. združevanje biomonomerov (ki so nosilci osrednjih življenjskih funkcij) v biopolimere s pomočjo anorganskih katalizatorjev
3. nastanek samopodvajajočih se molekul, ki so omogočile dedovanje ⇒ kemijska evolucija
4. združevanje polimernih molekul s sposobnostjo samostojnega pomnoževanja, njihovo ločevanje od okolja s pomočjo membran ⇒ življenje in abiogeneza nikoli ni več ponovila
5. kemoevolucija (proces, s katerim so iz preprostih organskih molekul nastajale kompleksnejše)
kaj je abiogeneza?
= nastajanje življenja brez prisotnosti živih bitij
kaj so bile razmere na Zemlji v zgodnjem obdobju?
- osnovni elementi, iz katerih so nastajale organske snovi, so prihajali v Zemljino atmosfero iz njene notranjosti in iz meteoritov
- prvotna Zemljina atmosfera je bila reducirajoča ⇒ organske molekule, ki so naključno nastale, se niso mogli oksidirati do CO2 in H2O kot danes
kateri poskus razlaga nastanek prvih organskih molekul? + sklep
Müller-Urujev
rezultat: vzorec je vseboval enostavne in kompleksne spojine
sklep: organske molekule so lahko nastale na zgodnji Zemlji abiotično, pri kasnejših poskusih so nastale tudi nukleinske kisline, sladkorji, lipidi in ATP
kaj je argument v prid hipotezi o LUCA?
vsi organizmi imajo podobne kompleksne:
- biokemijske mehanizme
- osnovne principe razmnoževanja
- dedovanja
- izražanja genetskih informacij
kaj je heterotrofna poteza? kakšne razmere so bile pri LUCA?
prvi organizmi so energijo in gradnike za svojo rast dobivali iz energetsko bogatih reduciranih organskih spojin ⇒ heterotrofi
v času LUCA je bila prosta zaloga energetsko bogatih organskih spojin že izčrpana ⇒ organizmi so jih sintetizirali sami – avtotrofi
kako se je po pojavu avtotrofov razvilo življenje na Zemlji?
pojavili so se fotoavtotrofi, ki so opravljali fotosintezo ⇒ v okolje se začne sproščati kisik ⇒ kisik veže na obilico železa v takratnih oceanih ⇒ nastane FeO ⇒ še zmeraj nizek % O2 v zraku, koncentracija železa se manjša ⇒ kisik se ni imel več kam vezati ⇒ kisik začne prehajati v ozračje z difuzijo ⇒ velika oksigenacija ⇒ razvoj aerobov, izumrtje anaerobov
zakaj so izumrli anaerobi po pojavu kisika?
- kisik hitro reagira z organskimi snovmi
- spreminja kemijske vezi
- zavira delovanje encimov
- poškodovanje različnih organskih snovi v celici
kaj je zaporedje razvoja presnovnih procesov v živih bitjih?
vrenje ⇒ fotosinteza ⇒ aerobno celično dihanje
kako je nastala evkariontska celica?
s postopnim razvojem iz prokariontske celice: uvihavanje celične membrane prokariontske celice, povezava med uvihki in celično membrano ⇒ nekatere uvihki obdajo DNA iz česa nastane jedrna ovojnica, ER, GA
kaj je endosimbiontska teorija?
endosimbiontska teorija razlaga nastanek kloroplastov in mitohondrijev
kaj je endosimbioza?
= splošno razširjen pojav, pri katerem določen organizem prebiva v telesu oz. telesni celici drugega
bakterijska endosimbioza:
med planktonskim diatomejami in bakterijami, ki vežejo dušik iz zraka — bakterija veže dušik iz zraka in ga preda gostiteljski evkariontski celici, ta pa bakterijo oskrbuje s sladkorji in drugimi organskimi molekulami, ki jih proizvede s fotosintezo
živalska endosimbioza:
listne uši + endosimbiontske bakterije rodu Buchnera
kaj je sekundarna endosimbioza? + primer
= evkariontska celica v svojo notranjost sprejme drugo evkariontsko celico
npr. korale + enocelične bičkaste alge dinoflagelati — alge korale stalno oskrbujejo s fotosintetično pridelano hrano, alge pa koristi koralu barvo
kaj so prednosti evkariontske celice?
- v okolju z vse več kisika je učinkovito lahko pridobivala energijo iz organskih snovi, zaradi mitohondrijev, celičnega dihanja, …
- celica je lahko bila večja zaradi razdelitve na več z membrano obdanih delov
- s kloroplastom lahko s fotosintezo sama izdeluje organske snovi iz anorganskih
kako so se pojavili večcelični organizmi?
enocelični organizmi so se odpovedali svoji individualnosti v zameno za večjo možnost preživetja
kaj so posledice večceličnosti?
- večji organizmi
- celice se lahko diferencirajo ⇒ organizem lahko postane bolj kompleksen, učinkovit
- večja pestrost organizmov
- večja inteligentnost
kaj so značilnosti večceličnih organizmov?
- nastanejo iz iste predniške celice, v primeru spolnega razmnoževanja
- posamezne celice ne morejo živeti samostojno
- celice komunicirajo druga z drugo
- posamezne celice opravljajo različne funkcije, zasedajo različna mesta v telesu večceličnega organizma
kaj je bila prva prednost večceličnega stanja?
zaščita pred plenjenjem s fagocitozo
kaj je kambrijska eksplozija? kaj so bile posledice?
= obdobje pojava vseh glavnih skupin živali
pojav plenilcev in prilagoditev za obrambo pred njimi
katere teorije razlagajo nastanek večceličnih organizmov?
kolonijska teorija
sincicijska teorija
kaj je kolonijska teorija?
celice se po delitvi naj ne bi ločile od matične celice ⇒ nastanek kolonijske tvorbe ⇒ nastanek večceličarjev
kaj je sincicijska teorija?
nastane mnogojedrna tvorba, v kateri med jedri ni celičnih membran, kasneje naj bi med jedri nastale membrane in s tem večcelični organizem
kaj so bile probleme pri prehodu na kopno?
- UV sevanje
- Opora
- Izsuševanje
- Spreminjanje kisika v plinastem stanju
kako so organizmi se lotili proti problemu UV sevanja?
s tem, da je nastala ozonska plast po veliki oksigenaciji
ozon absorbira večino UVC sevanja
kako so organizmi (R, Ž) se lotili proti problemu opore?
rastline: so z mutiranjem pridobile sposobnost sinteze lignina, ki je celični steni dal togost in trdnost
živali: oblikovali vlaknaste beljakovine in mišice
opora pri manjših in večjih živali
manjše živali so razvili hidrostatsko ogrodje
večje živali so razvili trdno ogrodje
kaj so eksaptacije? + primer
organizmi, ki so bili že opremljene z organi, ki so jim olajšali prehod na kopno
to so bili vodne nevretenčarji, ki so imeli trdno ogrodje
glavna vretenčarska pot na kopno?
mesnatoplavutarice, ki so bile velike in težke
plavuti, ki so grajene kot okončine kopenskih vretenčarjev
v mnogih majhnih evolucijskih korakih so dovolj močne in gibljive, da so lahko na kopnem nosile več kg zgodnjih doživk
evolucijske spremembe vretenčarskega okostja za oporo na kopnem:
- hrbtenica in vretenci
- močna sklepna povezava med hrbtenico in lobanjo
- mišičast vrat
- rebra, ki tvorijo prsni koš dajejo oporo notranjim organom
kaj je evolucijsko tehtanje?
= nasprotujoči si pritiski, pod katerimi deluje naravno izbiranje
kako so se borili proti izsuševanju pri prehodu na kopno?
rastline in živali: kutikula ki je sestavljena iz vodoprepustne maščobe in vodoodbojne prečne beljakovine
koreninski laski, ki prevzemajo vodo s podzemnimi deli in zaščitijo nadzemni deli pred izhlapevanjem
prevodna tkiva
glive pogosto simbiozirajo z rastlinami
kaj so prevodna tkiva?
razporejajo vodo po rastlini
le mahovi in alge jih nimajo => ostali so vezani na vlažna okolja
kako so se borili proti težavi spreminjanja kisika v plinastem stanju?
razvoj trahej ali pljuč
živali, ki imajo premalo učinkoviti dihali ali brez njih dihajo preko kože ⇒ živijo v vlažnih okoljih
zakaj je DNA topna v vodi?
DNA je negativno nabit zaradi fosfatne skupine in voda je pozitivno nabita
kako NaCl omogoči obarjanje DNA v vodi?
Na ioni ustvarijo začasno povezavo z DNA in se DNA začasno nevtralizira in lažje loči od vode
zakaj v lab. vaji smo uporabili detergent? sol? etanol? hladen etanol?
detergent razbije jedrne in celične membrane ⇒ DNA se sprosti v raztopino
NaCl omogoči obarjanje DNA v vodi
etanol je nepolarna spojina ⇒ DNA je v etanolu netopna ⇒ DNA se obori
hladnejša kot je raztopina, bolj je netopna
huntingtonova bolezen
mutacije gena HD => povečano št. CAG ponovitev => degenerativne spremembe možganov
fenilketonurija: vzrok, posledice, zdravljenje
vzrok: mutacija gena za encim, ki pretvori aminokislino Phe v Tyr
posledice: Phe kopiči se v krvi, pomanjkanje Tyr
zdravljenje: posebna dieta z malo Phe celo življenje
