2.2(2) Flashcards
kako človek spreminja genome organizmov za lastne potrebe?
- umetni izbor
- križanje
- genski inženiring
kaj je umetni izbor?
človek z umetnim izborom odbira rastline in živali z najbolj zaželenimi aleli in genotipom, ki so povečali uporabnost gojenega organizma
kaj je navadni postopek pri umetnem izboru?
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
kaj je križanje?
človek s križanjem vzgaja rastline in živali z najbolj zaželenimi lastnostmi, tako, da križa dve sorodne vrste, s katerimi nastanejo alopoliploidi
kaj je alopoliploid?
= potomec dveh sorodnih vrst, ki ima garnituri kromosomov obeh staršev
kaj so pomanjkljivosti križanja?
- alopoliploidi imajo garnituri obeh staršev ⇒ nima homolognih parov kromosomov ⇒ v mejozi nastanejo nepopolne gamete ⇒ potomci ne morejo pravilno pariti ⇒ neživali se razmnožujejo nespolno, živali pa so neplodne
- obstajajo določene naravne omejitve glede možnosti kombiniranja genov različnih vrst
primeri križanja
- osel (male donkey) + kobila (female horse) = mula
- oslica (female donkey) + žrebec (male horse) = mezeg
kaj je genski inženiring?
= neposredno spreminjanje izbranih genov za različne uporabne namene
gre za tehnologijo rekombinantne DNA = skupina postopkov, ki omogočajo združitev DNA različnega izvora
na čim temelji genski inženiring?
na univerzalnosti genetskega koda
kaj so omejitve pri genskem inženiringu?
ni omejitev, če ne upoštevamo etične dileme in nova tveganja
kaj so glavni koraki genskega inženiringa?
- izolacija enega gena iz izvornega genoma ⇒ dobimo golo DNA brez proteinov
- izrez želenega dela DNA s pomočjo restrikcijskih encimov
- izolacija fragmenta DNA
- priprava in uporaba vektorja (prenašalca)
- genetsko spremenjeni plazmid se vstavi v gostiteljski organizem (bakterije ali kvasovke) in se v njem klonira
kaj so restrikcijski encimi?
kaj delajo? kaksno vlogo imajo? kako so poimenovani?
ali endonukleaze
režejo DNA na specifičnih zaporedjih nukleotidov, oz. odprejo plazmide na restrikcijskem mestu 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 restrikcijsko mesto?
vsak encim prepozna samo točno specifično zaporedje, ki ga imenujemo restrikcijsko mesto, in ga tam odpre
o vektorju/prenašalcu
kako uporabljamo, kaj je najpogosteje uporabljeno kot vektor?
- vektor prenese želeni gen v drug organizem
- kot vektor se najpogosteje uporablja bakterijski plazmid, saj je transpozabilen
kako pripravimo vektor?
- restrikcijski encim izreže plazmid, oz. ga odpre
- v odprt plazmid se vstavi želeni gen s pomočjo encima DNA-ligaze, ki poveže fragmente genomske DNA s posameznimi molekulami vektorja
kaj so genske spremenjeni organizmi?
= GSO = organizmi (z izjemo človeka), ki smo jim spremenili genom na način, ki se ne pojavlja v naravi s križanjem in/ali naravno rekombinacijo
kako lahko organizmi genetsko spreminjamo?
- dodatek tujega gena ⇒ transgeni organizmi
- sprememba obstoječega gena
- odstranitev, deaktivacija obstoječega gena
kaj je primer gensko spremenjene bakterije?
hGH
o hGH
kako se imenuje, kje nastaja, oblika, kaj dela
- ali somatostatin = človeški rastni hormon
- nastaja v hipofizi
- gre za kratek protein, ki je sestavljen s 14 aminokislinami
- pospeši rast telesnih celic, mišic in kostnih celic
kako hGH pospeši rast telesnih celic, mišic in kostnih celic?
- pospeši sintezo proteinov
- pospeši privzem aminokislin preko celične membrane
- pospeši pretvorbo glikogena v glukozo v jetrih
kako uporabljamo umetni gen za hGH pri genskem inženiringu?
vstavitev umetnega gena v plazmid, nato pa v mutirano različico E.coli
zakaj za genski inženiring se uporablja mutirana različica E.coli?
saj 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 mutirano različico E.coli?
biotovarne gojijo spremenjene E.coli v bioreaktorjih
ali je gensko spreminjanje evkariontov bolj zahtevno kot pri prokariontih? zakaj?
da, ker:
* plazmidi niso prisotni (razen v kvasovkah) ⇒ vstavljeni plazmidi mogoče lahko težje preživijo v evkariontskih celicah
* evkarionti so diploidni ⇒ pri genskem inženiringu morata biti spremenjeni dva alela
kaj je bila prva GS žival?
Ovčka Tracy (1997) = prva transgena žival, v svojem mleku je tvorila rekombinantno zdravilo AAT
kaj je AAT? kje nastane?
= alfa-1-antitripsin = beljakovinsko zdravilo za zdravljenje emfizema in cistične fibroze
nastane v jetrih in se po krvnem obtoku premakne v pljuča
kakšno vlogo ima AAT v človeškem telesu?
vzdržuje elastičnost pljuč, ki je ključna za dihalne gibe
kaj se zgodi če telo ne proizvaja dovolj AAT?
⇒ pljuča so lažje poškodovana zaradi kajenja, onesnaženosti ali prahu iz okolja ⇒ pljučne bolezni ali bolezen jeter (cistična fibroza)
kako so gensko spremenili ovčko Tracy?
pred spreminjanjem ovcine DNA so najprej spojili človeški gen AAT 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
kako so pridobivali AAT iz ovčke Tracy?
izražanje človeškega AAT je omejeno na mlečne žleze ⇒ AAT se izloča v mleko ⇒ ločevanje mlečnih beljakovin (ki vključuje človeški AAT) ⇒ dobivanje AAT
zakaj spojijo gen AAT s promoterskim genom za β-laktoglobulin? kje se to zgodi?
človeški gen AAT se izrazi le, ko je promoter β-laktoglobulin vključen, kar se zgodi le v mlečnih žlezah
primeri genov, ki jih lahko spremenimo pri živalih?
- gen AAT
- Faktor IX (faktor strjevanja krvi)
kaj je lažje genetsko spremeniti: rastline ali živali? zakaj?
rastline, saj večino rastlin lahko iz ene same somatske celice vzgojimo celotno rastlino
kaj je somatska celica?
= diploidna celica, ki ni gameta (spermija, jajčeca)
s čim lahko tvorimo transgene rastline?
z bakterijo Agrobacterium tumefaciens, ki vsebuje DNA plazmid, Ti plazmid
kakšen je postopek genskega spreminjanja rastlin?
bakterija se veže na rastlinsko celico ⇒ Ti DNA prenese v rastlinsko celico in se v jedru vstavi, kjer se Ti plazmid vstavi v rastlinski genom ⇒ rastlinska celica izrazi bakterijske Ti gene, proizvaja proteine, ki jih kodirajo
primeri GS rastlin
- “zlati riž”
- riž, ki je odporen na slanost
- paradižnik, ki dozori na rastlini in razvije dober okus
- Bt koruza
o “zlatem rižu”
= GS riž, ki vsebuje β-karoten ⇒ riž ima večjo vrednost vitamina A ⇒ preprečevanje slepote zaradi pomanjkanja vitamina A
o paradižniku, ki dozori na rastlini in razvije dober okus
nastane z uporabo RNAi antisense technology za utišanje ključnega encima v biokemičnem procesu razgradnje ⇒ je bolj odporen proti gnitju
o Bt koruzi
kaj dela? postopek
- GS koruza, ki je modificirana za odpornost na škodljivce na koruzi
- gen iz bakterije Bacillus thuringiensis, ki kodira toksin Bt (insekticid) vstavimo v Ti plazmid, ki deluje kot vektor ⇒ plazmid vstavimo v gen koruze in se v jedru množi ⇒ koruza izraža toksin Bt ⇒ odporna na škodljivce
zakaj je Bt koruza posebna GS rastlina?
- je edina gensko spremenjena hrana dovoljena za tržno pridelavo v EU
- deluje tudi na neciljne organizme – cvetni prah te koruze zavira razvoj/ubije domače metulje in vešče
kaj so negativne plasti rastlinske biotehnologije?
- učinki na človeško zdravje: prenos alergenov v rastline, ki se uporabljajo v prehrani
- možni učinki na netarčne organizme
- prenos genov na netarčne organizme in manjša biodiverziteta
- tveganja, čas, denar, ogljični odtis
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
ali obstajajo kloni v naravi?
da, osebki, ki nastanejo z nespolnim razmnoževanjem
kaj je gensko kloniranje?
= proizvodnja številnih kopij enega samega gena, potem, ko je bil gen enkrat izoliran, ta gen potem lahko uporabijo na številčni načini
kaj velja za večino genov, ki kodirajo proteine?
nahajajo se v obliki ene same kopije v haploidnem genomu
na kakšen način je izoliran gen uporaben?
- za izdelavo številnih kopij določenega gena
- za proizvodnjo proteinskega produkta
kaj je postopek genskega inženiringa bakterij?
- izolacija plazmida bakterijske celice in vanj vstavijo DNA iz drugega organizma ⇒ nastane rekombinantni plazmid
- plazmid vsatvijo v bakterijsko celico ⇒ bakterija postane rekombinantna bakterija
- rekombinantna bakterija (oz. gostiteljska celica) se razmnožuje z delitvijo ⇒ nastane klon celic, ki vsebujejo klonirani gen, ki nas zanima
kako lahko kloniramo rastline?
večino rastlin je mogoče enostavno klonirati iz koščka korenine, stebla ali listov (delčka telesa)
primeri kloniranja rastlin
- pritlike
- gomolji, čebulice
- potaknjenci
kaj so pritlike?
= modificirana lateralna stebla, ki služijo nespolnemu razmnoževanju
vsaka novo nastala rastlina, ki zraste iz pritlike, se lahko loči od materinske rastline in je njen klon
kaj so gomolji, čebulice?
= modificirana podzemna stebla, ki so založni organi
pozimi rastlina odmre, spomladi pa lahko iz vsakega gomolja zraste nova rastlina, ki je klon starševske rastline
naravni primeri kloniranja žival
brstenje, cepitev
kaj je brstenje?
= nov osebek zraste kot izrastek starševskega
kaj je cepitev?
= razmnoževanje z delitvijo celic
kako lahko kloniramo živali?
nemogoče jih je klonirati iz delčka telesa kot rastline, živalski zarodki pa v zgodnji fazi razdelijo v več delov ⇒ vsak del lahko razvije v ločeno žival
najpogosteje uporabijo tehniko prenosa jedra
kaj je tehnika prenosa jedra?
= nadomestitev jedra neoplojene jajčne celice z jedrom iz diferencirane odrasle telesne celice ⇒ embriji (blastociste) ⇒ klon telesne celice, ki se kasneje lahko uporabijo reproduktivno ali terapevtsko kloniranje
kako je citoplazma neoplojene jajčne celice pomembna pri tehniki prenosa jedra?
v citoplazmi neoplojene jajčne celice so številne snovi, ki usmerjajo genom iz telesne celice tako, da iz jajčeca nastane embrij
kaj je cilj reproduktivnega kloniranja?
organizem ima določene želene lastnosti in si želimo več organizmov s takimi lastnostmi
ali je kloniranje žival učinkovit proces?
ni
od leta 1997 samo 17 živali
kaj je prvi primer uspešnega reproduktivnega kloniranja odrasle živali?
ovčka Dolly
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
genetske povezave ovčke Dolly s 3 matermi
- ni genetske povezave med nadomestno materjo in zarodkom ali s tisto, od katere so vzeli neoplojeno jajčno celico
- genom klonirane živali je enaki tistemu, od živali, od katere so vzeli jedro
kaj je cilj terapevtskega kloniranja?
proizvodnja embrionalnih zarodkov za medicinsko uporabo, oz. za proizvodnjo kože ali drugih tkiv z namenom zdravljenja bolnikov
te tkiva lahko nadomestijo tkivo ali cele organe, ki so pri nekem človeku okvarjeni
kako se razlikuje reproduktivno in terapevtsko kloniranje?
zarodki nikoli ne vstavijo v maternico
na čim temelji terapevtsko kloniranje?
zarodne celice se lahko delijo in diferencirajo v katerokoli vrsto človeških celic
kaj je postopek terapevtskega kloniranja?
- tehnika prenosa jedra: jedro jajčne celice je odstranjeno in ga nadomesti jedro somatske celice od specifičnega donorja ⇒ ta celica se pretvori v klonirano blastocisto
- iz klonirane blastociste lahko razvije v katerokoli vrsto človeških celic, ki genetsko ujemajo k določenemu donorju
kaj je genska terapija?
= vnos DNA v človeške/živalske celice z namenom:
1. nadomestiti okvarjen gen
2. spremeniti okvarjen gen
3. utišati izražanje okvarjenega gena
kaj je postopek genske terapije?
- povezava DNA, ki jo želimo vnesti, z vektorjem, nato se terapevtski gen vstavi v virus
- lahko 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
primeri bolezni, ki se zdravijo z gensko terapijo
- SCID
- spinalna mišična atrofija
kaj je SCID?
= severe combined immunodeficiency = huda kombinirana imunska pomanjkljivost
je posledica okvarjenega gena ADA na kromosomu 20, ki kodira encim adenozin deaminaza ⇒ nefunkcionalen imunski sistem ⇒ občutljivost za vsakovrstne nevarne okužbe ⇒ “bubble babies”
kaj so ključni koraki pri genski terapiji za SCID?
- izolacija limfocitov (vrsta levkocitov) 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 (učinek traja 4 leta od začetka terapije)
ex vivo - ?
⇒ tkivo, ki ni umetno ustvarjeno, ampak je neposredno odvzeto iz živega organizma
in vitro - ?
⇒ celični sistem, vzpostavljen v laboratoriju za celične kulture
kaj je retrovirus?
virus, ki napade DNA gostiteljske celice, vanjo vstavi kopijo svojega RNA genoma in tako spremeni genom te celice
kaj je spinalna mišična atrofija?
posledica okvarjenega ali manjkajočega gena SMN1, ki kodira protein, ključen za preživetje in zdravje motoričnih nevronov ⇒ napredujoča mišična oslabelost
kaj je PCR?
= polymerase chain reaction = verižna reakcija s polimerazo = metoda, s katero lahko v epruveti v nekaj urah večmilijonkrat pomnožimo določen odsek DNA
ni analitična metoda, ampak metoda podvojevanja DNA
potek podvojevanja DNA
- DNA se odvije, vijačnici se ločita: prekinejo se H-vezi med dušikovimi bazami (encim helikaza)
- posamezna prosta vijačnica deluje kot matrica za novo verigo: prosti nukleotidi se z H-vezmi vežejo na proste baze starševske verige ⇒ nukleotidi se povežejo med seboj s fosfodiestrskimi vezmi in tvorijo novo verigo (encim DNA polimeraza)
- starševska veriga in nova veriga se zvijeta v dvojno vijačnico
o novo nastalih verig DNA po podvojevanju DNA
novo nastali DNA imata identično zaporedje nukleotidov kot starševska veriga DNA
vsaka od obeh novo nastalih verig je komplementarna starševski verigi, ob kateri je nastala in identična drugi starševski verigi
podvojevanje DNA je semikonzervativen proces
kdaj je PCR uporaben?
pri majhni količini DNA in nečistih vzorcih
kaj je postopek PCR?
- izberemo tarčno zaporedje DNA
- denaturacija DNA
- vezava primerjev
- sinteza komplementarne verige, tako, da Taq DNA polimeraza doda nukleotide na oba 3’ konca primerjev
- ponovitev postopka n krat ⇒ nastanek 2n molekul DNA
kaj potrebujemo za PCR?
- tarčno zapordje DNA
- Taq DNA polimeraza
- MgCl2
- PCR pufer
- primer [prajmer]
- mešanica DNA nukleotidov
kaj je tarčno zaporedje DNA?
= del DNA, katerega količino želimo pomnožiti
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 je PCR pufer?
ustvarja optimalno okolje za delovanje Taq DNA polimeraze
kaj je primer?
= kratka enoverižna zaporedje DNA nukleotidov, ki so ustvarjeni tako, da locirajo tarčno DNA zaporedje
specifična ⇒ z vodikovimi vezmi se vežeta samo na zaporedja na nasprotnih koncih tarčnega zaporedja ⇒ potrebujemo dva primerja za pomnožitev tarčnega zaporedja: en, ki se veže na začetek, drugi pa na konec tarčnega zaporedja
zakaj potrebujemo mešanico DNA nukleotidov?
so gradniki za nove DNA verige
kaj so prednosti PCR?
- hitrost
- specifičnost
o specifičnosti PCR-ja?
- primerji se vežejo samo na zaporedja na nasprotnih koncih tarčnega zaporedja z vodikovimi vezmi
- ob koncu tretjega cikla je 25% molekul DNA identičnih tarčnemu zaporedju
s čim analiziramo produkte PCR?
s PCR v realnem času ali z gelsko elektroforezo
kaj je PCR v realnem času?
kaj omogoča? na čim temelji?
omogoča sprotno zasledovanje količine nastalega produkta in kvantificiranje točno določene DNA v začetnem vzorcu
temelji na spremljanju fluorescentnega signala
kaj je prednost PCR-ja v realnem času pred gelsko elektroforezo?
- gel ni potreben, saj sistem že poda rezultate
- potrebuje manj časa, ki ga za reakcijo porabimo
- manj možnosti kontaminacije
kaj nam pove jakost fluorescentnega signala pri PCR-ju v realnem času?
je sorazmerno s količino produkta
za kaj je uporaben PCR v realnem času?
kvantitativna analiza prisotnosti določenega DNA zaporedj (t.i. kvantitativni PCR – qPCR)
graf, ki predstavlja PCR v realnem času
osi
x os - število ciklov
y os - fluorescenca, ki jo oddaja nastajajoči produkt
faze PCR
- “background” faza
- eksponencialna faza
- faza platoja
kaj označuje background fazo?
- signala ne moremo zaznati, zato ne moremo meriti količino produkta
- v prvih ciklih gre za zelo majhne količine produkta ⇒ povečanje fluorescence ne moremo detektirati kljub eksponencialni rasti produkta
kaj označuje eksponencialno fazo?
- količina produkta raste eksponencialno (2n molekul DNA)
- kvantifikacija produkta
- se začne s Ct
kaj je Ct?
- = cikel, v katerem količina produkta naraste dovolj, da signal lahko detektiramo (threshold cycle)
- predstavi začetek eksponencialne faze
- jakost, pri kateri odčitamo Ct vrednost na grafu prikažemo kot mejno črto
od česa je odvisna vrednost Ct?
od začetne količine DNA: večja količina ⇒ potrebnih manj ciklov, da bi dobili signal intenzitete, ki jo lahko detektiramo ⇒ majhna vrednost Ct (in obratno)
kaj je značilno za vsi vzorci z isto jakostjo signala?
vsebujejo tudi enako št. produktov, oz. vsi vzorci imajo po Ct številu ciklov identično število specifičnih kopij
kaj označuje fazo platoja?
- produkt ne nastaja več zaradi prebitka produkta glede na primerje, zmanjšane encimske aktivnosti, …
- neeksponencialna faza
kakšen je lahko qPCR?
s fluorescenčnim barvilom
s probo
qPCR s fluorescenčnim barvilom
- je manj specifična detekcija
- 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
qPCR s probo
- specifična detekcija
- temelji na specifičnih probah, ki se vežejo specifično samo na določeno DNA zaporedje ⇒ produkt lahko kvalitativno detektiramo, saj v primeru drugega alela, ne dobimo fluorescenčnega signala
- 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 — oddana fluorescenca v vsakem PCR ciklu je sorazmerna količini nastalega produkta
kaj je primer real-time PCR-ja?
Coronavirus test
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 pomeni, da coronavirus test odda več fluorescence?
⇒ več virusne RNA ⇒ pozitivni PCR test za Covid-19
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 gelski elektroforezi? kam potujejo n.k. glede el. polja?
- gel je polisaharid agaroza, ki deluje kot molekularno sito za ločevanje nukleinskih kislin ali proteinov glede na njihovo velikost, naboj ali druge fizikalne lastnosti
- nukleinske kisline imajo negativen naboj zaradi fosfatne skupine ⇒ potujejo proti pozitivnemu polu električnega polja
kako se ločujejo makromolekule pri gelski elektroforezi?
- glede na njihovo hitrost premikanja skozi gel v električnem polju
- razdalja, ki jo prepotuje molekula DNA, je obratno sorazmerna z njeno dolžino: daljše molekule potujejo počasneje, krajše hitreje
kako poteka gelska elektroforeza?
- v posebne nosilce se vlije stopljena agaroza in vstavi v glavnik za jamice
- ko se gel strdi, se odstrani glavnik in nosilec z gelom se postavi v banjico za elektroforezo
- z avtomatsko pipeto se vzorci vnesejo v posamezne jamice
- banjica se pokrije in priključi na izvor električne napetosti
- etidijev bromid, ki se je vgradil v DNA, oddaja svetlobo v oranžno-rdečem delu vidnega spektra ⇒ po končani elektroforezi se gel posvetli z UV-svetlobo
kaj je genetski profil?
= edinstveno DNA zaporedje vsakega posameznika (npr. prstni odtis)
kaj so mikrosatelitska zaporedja?
ali short tandem repeats (STR)
= zaporedja iz 2 do 6 baznih parov, število ponovitev katerih se od človeka do človeka močno razlikuje
kje so STR zaporedja?
- locirana po celotnem genomu, znotraj genov, med geni, posebej v bližini centromer in telomer
- 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
kaj je evolucija? kakšna je (oz. ni)?
= spreminjanje dednih lastnosti iz generacije v generacijo
ni linearna, ni vedno progresivna in je lahko regresivna (v bolj preproste oblike)
kaj so 3 pogoji za evolucijo?
- dedna raznolikost
- dedovanje
- razmnoževanje
manjka eden od njih ⇒ ne gre za pravo evolucijsko spreminjanje
zakaj je dedna raznolikost pogoj za evolucijo?
ker spremembe, ki nastanejo v času življenja osebka zaradi vplivov okolja ne prenesejo na potomce (npr. Bonsai drevo)
kaj so vzroki za genetsko raznolikost?
- z mutacijami nastajajo novi aleli
- spolno razmnoževanje
naštej evolucijski dejavniki
- naključje
- naravni izbor (napovedljiv, stalni evolucijski dejavnik)
- mutiranje (nastanek novih alelov)
- preseljevanje osebkov (pojav lastnosti, ki niso prej bili v populaciji, napovedljiv evolucijski dejavnik)
kaj je metamorfoza?
= preobrazba = biološki proces, pri katerem se dogajajo hitre, obsežne spremembe telesne zgradbe živali (nastanejo novi organi, barve, oblike) in se spremeni vedenje, življenjski prostor, …
kaj je evolucijska biologija?
= znanost in veda o izvoru in razvoju živih bitij v geološki preteklosti
na kaj se nanašajo evolucijske raziskave?
- filogenezo
- filogenetske spremembe
- vzroki za filogenetske spremembe
- mehanizmi evolucije
kaj je filogeneza?
= izvor in razvoj sistematskih skupin živih bitij
kaj so filogenetske spremembe?
= zgodovinsko spreminjanje skupin živih bitij
kdo je postavil prvo znanstveno hipotezo o evoluciji?
Jean Baptiste Lamarck
kaj je trdila Lamarckova hipoteza o evoluciji?
- prve žirafe naj bi bile kratkovratne, zaradi želje po višjih listih so se raztegovale ⇒ skozi generacije se jim je vrat podaljšal
- revolucionarna ideja, da živa bitja se spreminjajo tako, da zaporedja fosilov različnih organizmov lahko razložimo s postopnim spreminjanjem organizmov skozi daljša časovna obdobja ⇒ vrste niso nespremenljive
- ne odgovori na kak način se spreminjajo vrste
zakaj Lamarckova teorija ne drži?
danes vemo, da spremembe delov telesa zaradi vpliva okolja ali rabe/nerabe niso dedne
kdo je odgovoril na vprašanje na kak način se spreminjajo vrste? kje
Charles Darwin v svoji knjigi “O Nastanku vrst z naravnim izborom”
kaj je glavna trditev 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 ⇒ postopoma se nakopiči toliko razlik, da nastane nova vrsta
- mehanizem, ki povzroča to postopno spreminjanje, je naravni izbor
4 postulati Darwinovega evolucijskega nauka
- dedna raznolikost osebkov znotraj ene vrste
- hiperprodukcija
- naravni izbor
- postopno spreminjanje populacij skozi čas
zakaj je dedna raznolikost osebkov znotraj ene vrste eden od Darwinovih postulat?
- dedna raznolikost osebkov znotraj ene vrste ⇒ raznolikosti se podedujejo na potomci
- naravni izbor vpliva na te variacije le če so te dedne in vplivajo na preživetje ter razmnoževanje
kaj omejuje ogromno številčnost potomcev?
- okolje
- naravni viri
kaj je okolje?
= vse, kar nek osebek obdaja
nenehno se spreminja
sestavijo živi in neživi dejavniki okolja
kaj so neživi dejavniki okolja?
podnebne razmere, pH v vodnem okolju, …
kaj so živi dejavniki okolja?
drugi organizmi, številčnost in raznovrstnost plenilcev, …
zakaj naravni viri omejujejo ogromno številčnost?
niso neskončni ⇒ osebki se morajo bojevati in tekmovati med seboj za naravne vire ⇒ boj za obstanek
npr. količina hrane, prostor, ki je na volju
kaj so razlike med umetnim in naravnim izborom?
- umetni in naravni izbor delujeta na isti način, ampak pri umetnem izboru deluje človek, pri naravnem pa okolje
- umetni izbor je hitreje od naravnega izbora
kaj je boj za obstanek?
med kom poteka?
- sprožijo ga neenake možnosti preživetja organizmov v istem okolju, zaradi ustreznosti fenotipa osebka v nekem okolju in okolje “izbira” fenotipe, ki bodo preživeli, se uspešno namnožili in prenesli gene v naslednji rod = naravni izbor/selekcija
- poteka med predstavniki iste vrste
- glavna nagrada za osebke, ki so v boju za obstanek uspešni je razmnoževanje, saj zmagovalci lahko svoje gene prenesejo v prihodnost
primer boja za obstanek
zajci
hitrejši in bolj vzdržljivi imajo v boju za obstanek prednost pred počasnejšimi in manj vzdržljivimi, če jih lovi lisica; vendar so lahko uspešnejši tudi tisti, ki se znajo bolje prikriti
kaj pomeni naravni izbor/selekcija?
organizmov, ki so v nekem okolju uspešnejši, je iz generacije v generacijo več, ostalih pa vedno manj ⇒ postopno spreminjanje z naravnim izborom, je prilagojenost fenotipskih lastnosti organizmov na dano okolje
kaj so adaptacije?
= evolucijske prilagoditve = podedovane spremembe, ki se pojavijo skozi veliko generacij in organizmom povečujejo reproduktivno uspešnost v danem okolju
kako se delijo adaptacije?
- adaptacije v zgradbi
- adaptacije v notranjem delovanju
- adaptacije v vedenju
primeri adaptacij v zgradbi
hidrodinamična oblika plavajočih živali
telesna oblika živih listov
primer adaptacij v notranjem delovanju
hemoglobin kot učinkovita molekula za prenos kisika po telesu
primer adaptacij v vedenju
letenje čebel k obarvanim cvetovom
kaj je aklimatizacija? + primer
= presnovne in fiziološke prilagoditve na nihanje razmer v okolju, ki niso dedne ter običajno reverzibilne
npr. rastline ob suši zaprejo listne reže
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?
evolucijski učinek naravnega izbora postane viden šele, ko se skozi čas spreminja populacija osebkov ⇒ osnovna enota evolucije je populacija
kdaj se evolucijska sprememba zgodi?
evolucijska sprememba se zgodi, če postane neka dedna lastnost v generaciji potomcev bolj ali manj pogosta, kot je bila v populaciji staršev
kako nastanejo nove vrste?
evolucijska sprememba se zgodi, če postane neka dedna lastnost v generaciji potomcev bolj ali manj pogosta, kot je bila v populaciji staršev ⇒ postopoma, iz generacije v generacijo, se v populaciji razširijo nove lastnosti, stare pa se izgubijo ⇒ ko preteče veliko generacij, so osebki v populaciji popolnoma drugačni od svojih prednikov ⇒ nastanejo nove vrste
zakaj ne obstaja popolne prilagojenosti?
zaradi naravnega izbora ne nastajajo popolni organizmi, ampak le dovolj dobro prilagojeni na dano okolje ⇒ popolne prilagojenosti ni
kaj je vrsta?
= skupina populacij iste vrste, katere pripadniki se med seboj lahko razmnožujejo in imajo plodne potomce ampak ne morejo zaradi geografskih ali drugačnih ovir
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
primeri hiperprodukcije
bakterije, hrast z želodi, sloni
kaj se zgodi pri hiperprodukciji, če se razmere ne spreminjajo?
v povprečju preživi le toliko potomcev, kolikor je bilo staršev, drugi pa ne dočakajo obdobja, ko bi se lahko razmnoževali, ker ne prenesejo fizikalnih pogojev
ali je hiperprodukcija pogoj za delovanje naravnega izbora ali evolucijo?
ne, saj do naravnega izbora pride zaradi razlik v številu potomcev med posameznimi dednimi različicami, kakor hitro take razlike obstajajo, je naravni izbor matematična nujnost
zakaj je Darwin izbral hiperprodukcijo kot eno od temeljnih postavk za naravni izbor?
- pridobljene prilagoditve se ne prenesejo na svoje potomce
- živa bitja se ne prilagajajo zaradi povečane rabe določenih organov
- ni res, da je višja sila ustvarila vrste za točno tisto nalogo in mesto v naravi, ki jim ga je dodelila
- vrste niso stalne, da nastajajo in se v času spreminjajo
kaj so vzroki za genetsko raznolikost?
- mutacije, saj z njimi nastajajo novi aleli
- spolno razmnoževanje
s katerim procesom deluje naključje?
genetski zdrs = proces, pri katerem naključni dogodki povzročijo spremembo v frekvenci alelov v naslednji generaciji ⇒ po več generacijah se bo eden od alelov izgubil
pri katerih populacijah ima genetski zdrs večji učinek?
pri majhnih generacijah, saj so postali majhne zaradi zunanjih (lov, izguba življenjskega prostora, …) in notranjih (genetskih) dejavnikov ⇒ preživeli posamezniki niso bili bolje prilagojeni na okolje, ampak je njihovo preživetje popolnoma naključno
kaj je posledica genetskega zdrsa?
se vedno znižuje genetska pestrost populacij ⇒ manjša sposobnost populacije za prilagajanje, večja verjetnost sokrvja
zakaj je sokrvje nevarno?
ker sokrvje močno poveča možnost, da se v homozigotnem stanju znajdeta recesivna alela za genetsko bolezen ali okvaro
kaj pomeni, da je mutiranje je napovedljiv evolucijski dejavnik?
za veliko populacijo lahko napovemo, s kakšno pogostostjo se bo določena mutacija pojavila v naslednji generaciji
od česa je odvisna evolucijska usoda novih alelov?
- njihovega vpliva na preživetje in razmnoževanje
- načina njihovega izražanja
kakšen je lahko vpliv alela na preživetje in razmnoževanje?
- nižja sposobnost preživetja ali razmnoževanja (neugoden učinek)
- brez učinka
- izboljšana sposobnost preživetja ali razmnoževanja (ugoden učinek)
kaj pomeni da nov alel povzroči nižjo sposobnost preživetja ali razmnoževanja?
⇒ neugodno učinkuje na delovanje mutiranega gena ⇒ naravno izbiranje hitro izloči iz populacije ⇒ ne vplivajo na potek evolucije
kaj pomeni, da nov alel nima učinka na preživetje in razmnoževanje?
nanje deluje naključno gensko drsenje
kaj pomeni da nov alel povzroči višjo sposobnost preživetja ali razmnoževanja?
nanje deluje naravno izbiranje tako, da postajajo iz generacije v generacijo pogostejše
kakšen je lahko način izražanja novega alela?
- dominanten
- intermediarno izražen
- recesiven
kakšen vpliv ima nov alel, če je dominanten in ugoden?
z naravnim izbiranjem se bo hitro povišala njegova pogostost, čeprav je alel sprva redek in se pojavlja le v heterozigotnih genotipih
kakšen vpliv ima nov alel, če je intermediarno izražen?
isto kot pri dominantnem alelu, ampak počasneje:
naravnim izbiranjem se bo hitro povišala njegova pogostost, čeprav je alel sprva redek in se pojavlja le v heterozigotnih genotipih
kakšen vpliv ima nov alel, če je recesiven?
se najprej pojavi v heterozigotnih genotipih ⇒ nima nič boljših možnosti za obstanek kot vsi drugi presežni potomci
kako selekcija opravi z neugodnimi dominantni aleli? + primer
- deloma jih izloči naravno izbiranje, a bolezen se še vedno pojavlja v nizkem številu zaradi mutacij ali dedovanja
- npr. Huntingtonova bolezen
kaj je Huntingtonova bolezen?
vzrok, posledice, kdaj se začnejo simptomi, življenjska doba
- gre za dominantno mutacijo gena HD, ki povzroča povečano število CAG ponovitev, posledično tudi degenerativne spremembe v možganih (nehoteni premiki, demenca, psihiatrične motnje…)
- pozen začetek pojavljanja bolezenskih znakov (pri starosti 30 do 50 let) ⇒ ni znakov bolezni v rodni dobi
- življenjska doba: 20 let po začetku pojavljanja znakov
kako selekcija opravi z neugodnimi recesivni aleli? + primer
- se z naravnim izbiranjem ne morejo povsem izločiti iz genskega sklada populacije: nekaj se jih obdrži v osebkih s heterozigotnim genotipom, ki ne kažejo nikakršnih znakov genetske bolezni
- npr. fenilketonurija
kaj je fenilketonurija?
kaj je vzrok? kaj so posledice? pri novorojenčkih? zdravljenje?
- gre za recesivno mutacijo gena za encim, ki pretvori aminokislino fenilalanin (Phe) v tirozin (Tyr)
- ⇒ Phe se začne kopičiti v krvi ⇒ bruhanje, zastoji v rasti, mentalna zaostalost, težave z učenjem, hiperaktivnost, … + pomanjkanje tirozina
- novorojenčki ob rojstvu nimajo težav, saj materina presnova zagotovi normalne količine Phe in Tyr
- zdravljenje: posebna dieta z malo Phe vse življenje omogoča normalen razvoj in prepreči zaostalost (meso, ribe, sir, oreščki, fižol, grah,… le v zelo majhnih količinah)
kako vpliva preseljevanje na potek evolucijskega procesa?
ko se populacije prostorsko ločijo, v vsaki ločeni populaciji potekajo neodvisni evolucijski procesi (mutiranje, prilagajanje na lokalno okolje in delovanje naključja) ⇒ nastanek novih vrst
kaj so dokazi za evolucijo
- fosili in paleontološki dokazi
- zakrneli organi
- območja razširjenosti vrst
- zgradba organizmov (primerjalna anatomija)
- razvoj zarodkov (embriologija)
- molekularna biologija (zgradba genov, beljakovin in drugih molekul)
- umetni izbor
- opazovanje evolucijskih sprememb v laboratorijskih poskusih in v naravi
kaj so fosili?
= fizični in kemijski ostanki organizmov iz preteklih geoloških obdobij
kaj je paleontologija?
= znanost, ki razlaga fosile in preučuje življenje v geološki zgodovini
zakaj uporabljamo paleontološki dokazi?
njihov obstoj se ne da zanikati, saj gre za empirično dejstvo
kaj so ugotovitve paleontoloških raziskav glede območij razširjenosti vrst glede starosti?
fosili niso naključno nametani po zemeljskem površju, saj pojavljanje je geografsko omejeno, kot pri sodobnih vrstah in v kamninah se pojavljajo v slojih po starosti
kako določajo starost fosil in kamnin?
- z vodilnimi fosili določajo relativno starost
- z radiometričnim datiranjem določajo absolutno starost
- z molekularno uro
kaj so vodilni fosili?
= fosili, ki so značilni za določena geološka obdobja, da lahko že po njih ocenimo približno starost kamnin brez natančnih analiz
kako določajo absolutno starost kamnin/fosilov?
z radiometričnim datiranjem, ki temelji na radioaktivnem razpadu ogljikovih izotopov
kako poteka radiometrično datiranje?
- pod vplivom visokoenergetskih žarkov se sproščajo prosti nevtroni
- prosti nevtron trči z dušikovim jedrom ⇒ razpade na jedro 14C in prost proton
- 14C + O2 → CO2
- fotosinteza ⇒ rastline vgrajujejo stabilne in nestabilne izotope C, vgrajene v CO2
- živali pojejo rastline ⇒ C izotopi prehajajo po prehranjevalni verigi ⇒ razmerje med izotopi v atmosferi in prehranjevalni verigi je enako razmerju med temi izotopi v atmosferi
- organizem umre ⇒ ne vgrajuje več ogljika ⇒ razmerje med izotopi se spremeni
- ker izotop 14C razpada z znano in stalno hitrostjo, lahko iz razmerja med 14C/12C določimo starost fosila (količino obeh izotopov izmerimo z masno spektrometrijo)
na čim temelji določanje starosti kamnin/fosilov z molekularno uro?
na enakomernem kopičenju mutacij v genomu v času
vrste fosilov
- direktni fosili
- indirektni fosili
- živi fosili
- fosili prehodnih oblik
kaj so direktni fosili?
deli teles (kosti, zobje, …)
kaj so indirektni fosili?
sledi teles (odtisi stopal, zobovja, …)
kaj so živi fosili? + primer
= organizmi, ki so v enakem stanju že dolgo časa in nimajo živečih sorodnikov, npr. Tuatara
kaj so fosili prehodnih oblik?
dokazujejo, da fenotipsko spreminjanje poteka v majhnih korakih
kako določajo relativno starost kamnin/fosil?
paleontologi s pomočjo vodilnih fosilov, ki so značilni za neko obdobje, določijo/ocenijo iz katerega obdobja je fosilna združba oz. kamnina, ki jo najdejo v sloju Zemljine skorje brez natančnih analiz
kdaj je radiometrično datiranje možno?
s kamninami/fosili, ki so stati 500 do 50.000 let, saj po cca 50.000 letih ostane tako malo 14C, da ga ne moremo več natančno izmeriti
kako nastanejo zakrneli organi? + primer
če organ ni več potreben za preživetje in razmnoževanje, se postopoma naberejo mutacije, zaradi katerih organ sčasoma zakrni
zmanjšanje in izguba funkcionalnosti zadnjih okončin kitov
kdaj nastanejo zakrneli geni? + primer
ko njihovi produkti niso več potrebni ⇒ nastanejo psevdogeni, ki imajo podobna zaporedja kot delujoči geni, a se ne prevedejo v beljakovino, ker so jih prizadele mutacije
npr. gen, ki kodira encim, ki omogoča nastanek vitamina C
zakrnitev gena, ki kodira encim, ki omogoča nastanek vitamina C
kaksna mutacija je, kako se je razvila, posledice
gre za nevtralno mutacijo ⇒ nanje naravni izbor ne deluje
mutacija gena GLO, ki normalno kodira encim GLO in katalizira zadnjo reakcijo v metabolni poti sinteze vitamina C ⇒ nekateri živali (primati, morski prašički,…) ne morejo sintetizirati vitamin C ⇒ moramo ga pridobivati iz rastlin in žival, ki ga lahko sintetizirajo
kako so preživeli osebki z zakrnelim genom GLO?
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 navidezno nepopolne lastnosti? + primer
lastnosti, ki opravljajo svojo biološko funkcijo, a bolj za silo
npr. povezanost prebavne in dihalne poti
o povezanosti prebavne in dihalne poti
- gre za navidezno nepopolno lastnost
- telesno zgradbo in skoraj vse organe smo podedovali od rib, pri katerih usta in požiralnik opravljata nalogo dihanja in prebave s povezane škrge in ustno votlino
- pri ljudeh dihanje in prebava postaneta nezdružljiva, prebavna in dihalna pot se križata - sočasno požiranje in dihanje nista možna s trdim nebom (ki omogoča dihanje med požiranjem) in z refleksom kašljanja
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
kako nastanejo atavizmi?
- geni, ki kodirajo atavizmi, so še vedno prisotni, najpogosteje pa se ne izražajo ker njihovo izražanje preprečujejo regulacijski geni
- pride do izražanja genov, ko se regulacijski geni mutirajo in če geni, ki kodirajo atavizmi niso bili okvarjeni z mutacijami
kako razložimo območja razširjenosti vrst?
- Wegnerjeva teorija o tektoniki plošč
- endemične vrste (endemiti)
o Wegnerjevi teoriji o tektoniki plošč + dokaz
- razlaga, da so bile ob koncu srednjega zemeljskega veka Južna Amerika, Antarktika in Avstralija povezane v enotno celino, kar je omogočalo vrečarjem razširjanje po kopnem
- dokaz: najdbe fosilnih vrečarjev na Antarktiki, ki danes živijo le v Južni Ameriki in Avstraliji
kaj so endemične vrste? + primer
- živijo v relativno majhnih območjih, saj so se razvili iz populacij, ki so bile daljši čas prostorsko ločeno od drugih populacij
- npr. človeška ribica, avrikelj
filogenetsko drevo
- ali evolucijsko drevo
- razlaga postopno spreminjanje lastnosti posameznih vrst tako, da dokler gre za eno samo vrsto, lahko ponazorimo njeno »pot« skozi čas kot črto, vzdolž katere so nanizane spremembe
- nastanek dveh novih, hčerinskih vrst ponazorimo s črto, ki se razcepi
kaj so homologne lastnosti?
= podobnosti, ki jih vrste podedujejo od skupnih prednikov; skupen izvor in podobna zgradba, ampak različne podrobnosti v zgradbi in različna vloga pri različnih organizmih
kaj je divergentna evolucija?
= 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
vodi v nastanek homolognih lastnosti
kaj so primeri homolognih lastnosti?
- pentadaktilne okončine (okončine s 5 prsti) pri vretenčarjih
- listi semenk
kako so pentadaktilne okončine pri vretenčarjih homologni?
- imele so jih zgodnje kopenske dvoživke, iz katerih so vsi vretenčarji razvili ⇒ vsi vretenčarji so imeli enako osnovno pentadaktilno zgradbo okončin
- osnovna struktura okončin se je prilagodila na različne načine premikanja v različnih okoljih, vendar vsi organizmi imajo enake tipe kosti in 5 prstov
kako so listi semenk primer homolognih lastnosti?
so različnih oblik in velikosti, vendar je njihova zgradba enaka ⇒ homologni
kaj so analogne lastnosti?
= podobnosti, ki niso med podedovane, ampak jih povsem različne vrste pridobijo neodvisno med evolucijo zaradi enakega ali podobnega načina življenja
evolucija jih razlaga kot posledica delovanja naravnega izbiranja
kaj je konvergentna evolucija?
= vrste, ki so med sabo le v daljnem sorodstvu, zaradi podobnega delovanja naravnega izbiranja prilagodijo na podobno ekološko vlogo, postanejo med sabo bolj podobne
vodi v razvoj analognih lastnosti
kaj so primeri analognih lastnosti?
- hidrodinamično oblikovano telo (delfin - sesalec, pingvin - ptica)
- krila (žuželka, ptica)
kaj so tranzicijske vrste? kako nastanejo?
ali manjkajoči/vezni členi
evolucijske spremembe potekajo le po majhnih korakih ⇒ med danes še tako različnimi oblikami rastlin in živali morajo obstajati prehodne oblike (živeče ali izumrle), oz. tranzicijske vrste
gre za močan argument v prid evolucijski teoriji
primeri manjkajočih (veznih) členov
- Tiktaalik
- Praptič
o Tiktaalikah
- gredo za manjkajoči (vezni) členi med ribami in kopenskimi vretenčarji
- ima lastnosti vodnih organizmov (škrge, luske, plavuti) in karakteristike dvoživk (sploščeno telo, nosnice zgoraj, močne plavuti za podporo telesu, vrat, pljuča, v plavutih manj, vendar močnejše kosti, močnejša rebra za dihanje)
o Praptičah
- vezni (manjkajoči) člen med plazilci in ptiči
- ima plazilske lastnosti (dolg rep, plazilski gobec z zobmi namesto kljuna, slabo razvita prsnica, prednje okončine s tremi prostimi prsti s kremplji za oprijemanje, koža pokrita z luskami) in ptičje lastnosti (skoraj ploska rebra, perje na sprednjih okončinah in repu, trebušna rebra)
kako embriologija dokazuje evolucijo?
- do neke mere se v zgodnjem razvoju zarodka pojavljajo lastnosti po istem vrstnem redu, ko so se pojavile v evoluciji vrste
- bolj kot so si vrste evolucijsko sorodne, dlje časa so si zarodki podobni
- primerjava zgodnjih stopenj razvoja zarodka je vir dokazov za skupni izvor različnih organizmov
kako molekularna biologija dokazuje evolucijo?
bolj kot sta si dve vrsti sorodni, bližje v preteklosti je živel njun zadnji skupni prednik ⇒ manjše so razlike v zaporedju aminokislin ⇒ imajo bolj podobne gene in beljakovine
kaj je genetsko evolucijsko drevo?
Woesejev nadomestek za sistem 5 kraljestev (rastline, glive, živali, protista, monera) s sistemom 3 domen (evkarionti, arheje in bakterije), ki temelji na primerjavi zgradbe, molekularne biologije (rRNA)
kaj je pomanjkljivost sistema 5 kraljestev?
razlike znotraj nekaterih kraljestev in podobnosti med različnimi kraljestev so nelogične, da bi tudi z njimi razvrščali te organizme na taki način
kako lahko dokazujemo evolucijo z opazovanjem evolucijskih sprememb v laboratorijskih poskusih?
pri katerih vrstah, na kak način, primer
- možno pri vrstah, ki imajo kratke generacijske čase
- raziskovalci lahko na določen način spremenijo okolje in tako nadzorovano sprožijo delovanje naravne selekcije
- npr. vinske mušice
kaj je generacijski čas?
= čas med dvema zaporednima generacijama
primeri opazovanja evolucijskih sprememb v naravi
zakaj pri teh?
- brezove pedice
- odpornost bakterij na antibiotike
zaradi kratkih generacijskih časov, številčnosti bakterijskih populacij ⇒ hitre evolucijske spremembe
dejavnosti, ki vodijo v razvoj odpornosti bakterij
- pretirana uporaba antibiotikov (tradicionalna uporaba je za zdravljenje okužb, obsežna uporaba pa kot dodatek k živalski hrani za pospeševanje rasti in preventivo pred boleznimi)
- neustrezna uporaba antibiotikov (antibiotiki se v klinični praksi predpisujejo pogosteje kot je dejansko potrebno in mnogi bolniki prenehajo z uživanjem antibiotikov prehitro)
- hitro širjenje odpornih bakterij
ukrepi za preprečevanje odpornosti bakterij 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
izvor genov, ki kodirajo odpornost na antibiotike
- spontane mutacije
- konjugacija
- virusi
postopek razvoja odpornosti bakterij na antibiotike:
- v populaciji bakterij obstaja genetska raznolikost: v vsaki populaciji imamo bakterije ki so bolj in manj občutljive
- količina antibiotika je prenizka, ali bolnik ne zaključi zdravljenja z antibiotikom do konca ⇒ le najbolj občutljive bakterije bodo uničene
- razvije se nova populacija, kjer tudi bo obstajala genetska variabilnost glede občutljivosti na antibiotik in ko se zdravljenje nadaljuje, postanejo nekatere bakterije bolj odporne ⇒ preživijo le najbolj odporne bakterije ⇒ razvoj populacije z veliko odpornostjo
- odporne bakterije lahko izmenjajo gene za odpornost z drugimi bakterijami
določanje kvantitativnih lastnosti z geni
/+ kaj je kvantitativna genetika?
- določajo jih več genov in okolje
- kvantitativna genetika = veja genetike, ki ugotavlja, kolikšen je pri teh lastnostih prispevek okolja in kolikšen prispevek genov
določanje kvalitativnih lastnosti (koliko genov, vpliv okolja)
- določa jih samo en sam gen, oz. nekaj alelov
- so neodvisne od okolja
opazovanje evolucijskih sprememb v laboratorijskem poskusu z vinskami mušicami
enotna predniška populacija => polovica v gojišču z maltozo, polovica s škrobom => po 40 generacijah se zaradi različnega selekcijskega pritiska oblikuje razmnoževalna ločitev => med seboj se parijo osebki, ki so se hranili s škrobom/maltozo in se ne mešajo med seboj
kako lahko ločujemo med kvantitativno in kvalitativno lastnostjo?
- kvantitativne lastnosti imajo številne, pogosto med seboj nejasno ločljive pojavne oblike in so v populaciji zvezno porazdeljene z gaussovo krivuljo
- kvalitativne lastnosti se pokažejo v manjšem številu točno določenih stanj, ki jih podamo opisno ali s števili in med njimi ni vmesnih stanj
kaj je genski sklad populacije?
= vsi aleli vseh osebkov v populaciji
kaj je odvisno od genskega sklada populacije?
- od sestave genskega sklada populacije je odvisen genotip osebkov
- od genotipa osebkov so odvisne fenotipske lastnosti
kako opišemo genski sklad populacije?
- kateri aleli sestavljajo genskega sklada
- pogostost teh alelov, ki jih označujemo z malimi črkami (p, q, r) in izrazimo v deležih
kaj je Hardy-Weinbergovo načelo?
= 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
kdaj velja Hardy-Weinbergovo načelo?
- ni mutacij
- ni preseljevanja
- parjenje je naključno
- ni selekcije
- populacija je neskončno velika
kaj so formule za Hardy-Weinbergovo načelo?
pogostost alelov: p + q = 1
pogostost genotipov: (p + q)2 = p2 + 2pq + q2 = 1
p je pogostost enega alela, q pa drugega
p2 je pogostost homozigotni genotip enega alela, q2 pa drugega
2pq je pogostost heterozigotnega genotipa
kdaj lahko spremenijo fenotipske lastnosti?
fenotipske lastnosti se lahko spremenijo le, če se spremeni razmerje genotipov, to pa se spremeni, če se spremeni genski sklad starševske populacije => evolucija = spreminjanje genskega sklada populacije
s čim se spremeni genski sklad populacije?
evolucijski dejavniki (naravni izbor, mutacije, naključje, preseljevanje osebkov)
kaj ne povzroči spreminjanje genskega sklada populacije?
spolno razmnoževanje, saj alele genskega sklada vsako generacijo premeša in kombinira na novo, ob čimer se ne zgubijo ali nastajajo alele
kaj je speciacija?
= nastajanje novih vrst
kakšne so meje med vrstami?
meje med vrstami niso fizične, ampak so konceptualne => je več različnih konceptov/definicij vrst
koncepti vrst
- morfološki
- biološki
- evolucijski
- koncept genetske podobnosti in sorodnosti
morfološki koncept vrste
vrsto tvorijo posamezniki, ki imajo določeno kombinacijo zunanjih ali notranjih telesnih lastnosti, ki jih lahko opazujemo in merimo
biološki koncept vrste
- vrsto tvori skupina populacij, znotraj katerih se osebki resnično ali potencialno spolno razmnožujejo in imajo plodne potomce, vendar so v naravi razmejene od drugih takšnih populacij
- telesne razlike med vrstami niso nujne
problemi biološkega koncepta vrste
- ne vključuje vrste, ki se razmnožujejo nespolno
- plodni potomci, ki ne preživijo
- izumrle vrste (ne vemo, kako ste razmnoževali)
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)
- uporaben je tudi za fosile, pri katerih ne moremo preverjati uspešnosti navzkrižnega parjenja
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
- uporabno pri spolnih in nespolnih organizmih
na čim temelji koncept genetske podobnosti in sorodnosti?
- mutacije se v zaporedju DNA kopičijo s precej enakomerno hitrostjo ⇒ podobnost v sestavi nukleotidnih zaporedij DNA približno sorazmerna s časom ločitve posameznih evolucijsko samostojnih skupin organizmov
- v bakterijski taksonomiji velja, da mora biti podobnost zaporedij DNA znotraj vrste višja od 95%
katere hipoteze o nastanku življenja na Zemlji obstajajo?
- trajnostna hipoteza
- kreacijska hipoteza
- kozmična hipoteza
- hipoteza o spontanem nastanku
- biokemijska (evolucijska) hipoteza
kaj trdi trajnostna hipoteza?
ideja o stalni prisotnosti živih bitij na Zemlji, tako o njihovem nastanku sploh ne moremo govoriti
kaj trdi kreacijska hipoteza?
živa bitja je ustvarilo nadnaravno bitje (bog, stvarnik)
kaj trdi kozmična hipoteza?
življenje je nastalo nekje v vesolju in pozneje prišlo na Zemljo
dejanskega nastanka živih bitij ne obravnava
kaj trdi hipoteza o spontanem nastanku?
živa bitja lahko kadarkoli nastajajo iz nežive snovi, če so izpolnjeni določeni pogoji
kaj je abiogeneza?
= nastajanje življenja brez prisotnosti živih bitij
kdaj je bila hipoteza o spontanem nastanku priznana? kdo jo je ovrgel?
priznana ves čas od antike do 17. stoletja, ko jo je ovrgel Francesco Redi, oz. do srede 19. stoletja, ko jo je ovrgel Pasteur
poskus Francesco Redi
2 kozarca z mesom: pokrit in nepokrit => ličinke nastanejo samo če muhe pridejo v stik z mesom in ne nastajajo spontano
zavrže hipotezo o spontanem nastanku
kaj trdi biokemijska/evolucijska hipoteza?
po prvotnem nastanku življenja se abiogeneza ni več ponovila, niti je ne znamo umetno ponoviti
abiogeneza je potekala v 4 zaporednih procesih kemoevolucije
kaj je kemoevolucija?
= proces, s katerim so iz preprostih organskih molekul nastajale kompleksnejše molekule
postopek abiogeneze
- sinteza majhnih organskih molekul (biomonomeri) v neživi naravi — monosaharidi, aminokisline, maščobe
- združevanje biomonomerov v biopolimere s pomočjo anorganskih katalizatorjev
- nastanek samopodvajajočih se molekul, ki so omogočile dedovanje ⇒ prebiotska evolucija
- združevanje samopodvajajočih molekul, ločujejo se od okolja s pomočjo membran ⇒ življenje, oz. pojav celic
zakaj so biopolimeri bili pomembni pri nastanku življenja z abiogenezo?
so nosilci osrednjih življenjskih funkcij: gradijo celice in zunajcelične strukture, usmerjajo in pospešujejo biokemijske reakcije, shranjujejo informacijo o lastni zgradbi in o zgradbi drugih biopolimerov
zakaj 3. korak abiogeneze pomeni (prebiotsko) evolucijo
saj so izpolnjeni 3 pogoji za evolucijo:
- samopodvajanje pomeni razmnoževanje in dednost
- raznolikost – ker preprosto samopodvajanje ni bilo natančno so nastajale številne napake
razmere na Zemlji v zgodnjem obdobju:
- osnovni elementi, iz katerih so nastajale organske snovi, so prihajali v Zemljino atmosfero iz njene notranjosti (z vulkanski izbruhi), delno pa so jih prinašali meteoriti
- pred približno 4,2 milijarde let se je površje Zemlje dovolj ohladilo, da se je vodna para utekočinila in dobi še tekočo hidrosfero ⇒ najpomembnejši pogoj za nastanek življenja
- prvotna Zemljina atmosfera je bila reducirajoča atmosfera
kaj pomeni da prvotna Zemljina atmosfera bila reducirajoča?
ne vsebuje kisika in drugih oksidirajočih plinov ⇒ organske molekule niso mogli oksidirati do CO2 in H2O kot danes ⇒ lahko so se kopičile in kombinirale v kompleksnejše organske molekule
kaj je bilo potrebno za sintezo organskih snovi iz plinov prvotnega Zemljinega ozračja?
- energija
- voda
- odsotnost kisika v ozračju
- odsotnost življenja, ki bi organske molekule razgrajevalo
kateri poskus razlaga nastanek prvih organskih molekul?
Müller-Urujev poskus
potek Müller-Urujevega poskusa
- segrevanje vode v bučki ⇒ vodna para, ki predstavlja atmosfero
- atmosfera vsebuje mešanico H2, CH4, NH3 in vodne pare
- v kondenzorju se je atmosfera ohladila, “dež” in raztopljene molekule se nabrale v erlenmajerici
- Müller je periodično analiziral vsebino tekočine v erlenmajerici
rezultati analize produktov Müller-Urujevega poskusa
vzorec je vseboval enostavne spojine (formaldehid, vodikov cianid) in kompleksne spojine (aminokisline, ogljikovodiki)
sklep Müller-Urujevega poskusa
organske molekule so lahko nastale na zgodnji Zemlji abiotično (iz neživega), pri kasnejših poskusih so nastale tudi nukleinske kisline, sladkorji, lipidi in ATP
kaj je LUCA?
= Last Universal Common Ancestor = zadnji vsesplošni skupni prednik
gre za edino od zgodnjih oblik življenja, katere potomci so se ohranili do današnjih dni
živel pred cca 4 milijardami let
argument v prid hipotezi o LUCA
vsi organizmi imajo podobne:
- biokemijski mehanizmi
- osnovne principe razmnoževanja, dedovanja
- izražanje genetskih informacij
kaj so homologije vseh znanih organizmov?
- primarni dedni zapis na DNA
- ribosomi kot mesto sinteze beljakovin
- ATP kot skladiščna molekula kemijske energije
- celice obdaja dvoslojna lipidna membrana
- dvostopenjsko razmnoževanje (podvojitev DNA in organelov, celična delitev)
kaj trdi heterotrofna hipoteza?
prvi organizmi so bili heterotrofi, oz. energijo in gradnike so za svojo rast dobivali iz energetsko bogatih reduciranih organskih spojin
kako je potekalo spreminjanje količine kisika v Zemljinem ozračju
- pojav fotoavtotrofov, ki opravljajo fotosintezo in sproščajo kisik v ozračje ⇒ kisik veže na obilico železa v takratnih oceanih ⇒ nastane FeO ⇒ še zmeraj nizek % O2 v zraku
- železova vezava s kisikom ⇒ koncentracija železa se manjša ⇒ kisik se ni imel več kam vezati ⇒ koncentracija kisika se začne naraščati v vodi
- kisik začne prehajati v ozračje z difuzijo, kar je bilo strupeno za večino do takrat živečih organizmov (anaerobi), oz. velika oksigenacija ⇒ razvoj aerobov
kako so se razvili aerobi?
- v času LUCA je bila prosta zaloga energetsko bogatih organskih spojin že izčrpana, zato so organizmi jih sintetizirali sami ⇒ kemolitotrofi, ki so potrebno energijo so pridobivali iz preprostih reduciranih anorganskih snovi
- fotoavtotrofi (cianobakterije) so bili ključni za nadaljnji razvoj življenja na Zemlji, ker so opravljale fotosintezo ⇒ v okolje se začne sproščati kisik ⇒ razvoj aerobov
zakaj so umrli anaerobi pri veliki oksigenaciji?
kisik je bil strupen za večino do takrat živečih organizmov, ker:
* poškoduje različne organske snovi v celici
* agresivno reagira z organskimi molekulami
* onemogoča delovanje encimov, če celice nimajo ustreznih zaščitnih mehanizmov (antioksidantov)
* spreminja kemijske vezi
kako so preživeli organizmi prilagodili novim razmerom po veliki oksigenaciji? kaj je bila posledica na evolucijo?
kisik izkoristijo za celično dihanje ⇒ učinkovitejše delovanje celice, oz. sproščanje energije iz organskih snovi ⇒ evolucija energetsko potratnejših, večjih in kompleksnejših organizmov možna
kako so se pojavili prvi evkarionti?
- prvi so bili enoceličarji
- nastala je s postopnim razvojem iz prokariontske celice: uvihavanje celične membrane prokariontske celice ⇒ nekatere uvihki obdajo DNA iz česa nastane jedrna ovojnica, ER, GA
- endosimbiontska teorija razlaga nastanek kloroplastov in mitohondrijev
kaj je endosimbioza?
= splošno razširjen pojav, pri katerem določen organizem prebiva v telesu (oz. telesni) celici drugega
primer bakterijske endosimbioze
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
primer živalske endosimbioze
listne uši + endosimbiontske bakterije rodu Buchnera — bakterije so sposobne proizvesti nekatere vitamine in aminokisline, ki bi listnim ušem sicer manjkale, v zameno od svojih gostiteljev dobijo energetsko bogate snovi
kaj je sekundarna endosimbioza?
= evkariontska celica v svojo notranjost sprejme drugo evkariontsko celico
primer sekundarne endosimbioze
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
kaj je definicija večceličnega organizma?
= oblika sodelovanja, pri kateri se enocelični organizmi odpovedo svoji individualnosti v zameno za večjo možnost preživetja
kako so nastali večcelični organizmi?
hčerinske celice, nastale z delitvijo predniške celice, ostanejo med seboj povezane in na tak ali drugačen način sodelujejo
kaj so posledice večceličnosti:
- večji organizmi
- celice se lahko diferencirajo ⇒ delitev dela v organizmu ⇒ organizem lahko postane bolj kompleksen ⇒ lahko postane bolj učinkoviti
- večja pestrost organizmov
- večja inteligentnost
kaj je diferenciacija celic?
oz. delitev dela
⇒ vsaka celica ne opravlja vseh nalog
kaj so ohlapne večcelične oblike? + primer
bakterije in arheje, ki se pojavijo v večceličnih organizacijah, ampak niso večcelični organizmi, saj še vedno funkcionirajo samostojno
npr. biofilm
kaj so značilnosti pravih večceličnih organizmov?
- nastanejo iz iste predniške celice
- posamezne celice ne morejo živeti samostojno
- celice komunicirajo druga z drugo in so med seboj tesno povezane
- posamezne celice se med seboj vsaj malo razlikujejo in opravljajo različne funkcije ter zasedajo različna mesta v telesu večceličnega organizma
kaj je bila prva velika prednost večceličnega stanja?
zaščita pred plenjenjem s fagocitozo
kaj so prvi večcelični živali s pravimi tkivi?
kaj so bili prvi večceličarji?
- ediakarsko živalstvo
- alge
kaj je argument v prid hipotezi o ločenem razvoju mnogoceličnosti?
evkariontske enoceličarji so si dokaj podobni, čeprav so večcelične strukture popolnoma različne
kaj je kambrijska eksplozija?
= obdobje pojava vseh glavnih skupin živali
* pred kambrijsko eksplozijo so imele vse večje živali mehka telesa, ni sledov o plenilstvu => s kambrijsko eksplozijo se prvič pojavijo plenilci, ki so bili dolgi več kot 1m, imeli so čeljusti in ostale prilagoditve za lovljenje plena
* se pojavijo prilagoditve za obrambo pred plenilci
zakaj pravimo, da je kambrijska eksplozija, bila “eksplozija”?
hiter nastanek velikega števila vrst ⇒ “eksplozija”
teorije o nastanku večceličnih organizmov:
- kolonijska teorija
- sincicijska teorija
kaj trdi kolonijska teorija?
celice se po delitvi naj ne bi ločile od matične celice ⇒ nastanek kolonijske tvorbe, podobno kot pri algi Volvox
o delovanju alge Volvox
- ohlapen večcelični organizem
- vse celice so enako zgrajene
- nima razvitih tkiv in organov
- celice pri premikanju med seboj sodelujejo
kaj trdi sincicijska teorija?
nastala naj bi mnogojedrna tvorba, v kateri med jedri ni celičnih membran, kasneje naj bi med jedri nastale membrane in s tem večcelični organizem
posledice prehoda živih bitij na kopno
- večja biotska pestrost
- evolucija spretnosti in inteligence, ki sta omogočili evolucijo lastnosti, ki so bistveno oblikovali kopensko okolje
ločnica med življenjem v vodi in življenjem na kopnu
ni ostre ločnice
značilnosti ključnih evolucijskih prehodov na kopno:
- postopni
- dolgotrajni
- so se zgodili večkrat neodvisno pri rastlinah, glivah, različnih nevretenčarjih in naposled še pri vretenčarjih
problemi organizmov pri prehodu na kopno:
- UV sevanje
- opora
- izsuševanje
- spreminjanje kisika v plinastem stanju
kako je bil rešen problem UV sevanja za organizme pri prehodu na kopno?
- nastanek ozonske plasti po veliki oksigenaciji: O2 + UV → 2O, O + O2 → O3
- ozon absorbira večino smrtnega kratkovalovnega sevanja UVC
kako je bil rešen problem opore za rastline pri prehodu na kopno?
- silo teže so lahko premagale tiste alge, ki so z mutiranjem pridobile sposobnost sinteze lignina, ki je postal sestavni del celični sten kopenskih rastlin in stenam da togost in trdnost
- celične stene z veliko lignina so olesenele in skupaj tvorijo les
kako je bil rešen problem opore za živali pri prehodu na kopno?
- razvijejo vlaknaste beljakovine in mišice
- manjše živali: hidrostatsko ogrodje
- večje živali: trdno ogrodje, ki daje oporo notranjim organom in mišicam
kaj so predprilagoditve? + primeri
- ali eksaptacije
- = organi, s katerimi so živali bile že vnaprej opremljene in so jim plajšale prehod na kopno
- npr. trdno zunanje ogrodje pri rakih, polžih, školjkah, …
vloga trdnega zunanjega ogrodja
- vloga zaščite: deluje kot oklep, ki živali varujejo pred plenilci
- vloga gibanja pri členonožcih
- prijemališče za mišice
kaj je omogočilo prehod rib na kopno?
notranje ogrodje rib in njihovo mišičasto telo sta dovolj zmogljiva, da na kopnem nosita težo manjših rib
ribe sprehajalke
- pot rib na kopno
- preživijo pol svojega časa na kopnem, se tam tudi spretno premikajo in dihajo zrak
ribe mesnatoplavutarice
- glavna vretenčarska pot na kopno
- plavuti, ki so grajene kot okončine kopenskih vretenčarjev, s katerimi ne hodijo, ampak so uporabni v vodah tega časa
- v mnogih majhnih evolucijskih korakih so plavuti postali dovolj močne in gibljive, da so lahko na kopnem nosile več kg težko telo zgodnjih doživk ⇒ evolucija nog kopenskih vretenčarjev
pomembne evolucijske spremembe vretenčarskega okostja, ki so omogočile oporo in gibanje na kopnem
- ribe mesoplavutarice: plavuti → noge
- hrbtenica s čvrsto povezanimi vretenci
- močna sklepna povezava med hrbtenico in lobanjo
- mišičast vrat
- okolčje (križ), ki je sklepno povezan s hrbtenico
- rebra, ki tvorijo prsni koš in dajejo oporo notranjim organom
kaj je evolucijsko tehtanje?
= nasprotujoči si pritiski, pod katerimi deluje naravno izbiranje
kako je delovalo evolucijsko tehtanje, da je nastal problem izsuševanja pri prehodu na kopno?
potreba po preprečevanju izsuševanja in potreba po vlažnih površinah za izmenjavo plinov za dihanje
kako je bil rešen problem izsuševanja pri rastlinah pri prehodu na kopno?
- prevodna tkiva
- razvije odpiranje/zapiranje listnih rež
- razvoj kutikule, ki vzdržuje vlažnost znotraj organizma, zaradi voskaste prevleke
- koreninski laski
kaj delajo koreninski laski?
rešujejo problem izsuševanja pri rastlinah tako, da povečajo površino za absorbcijo vode
kako je bil rešen problem izsuševanja pri členonožcih pri prehodu na kopno?
s kutikulo, ki jo sestavlja vodoprepusten hitin, in z gosto prepredeno prečno povezano vodoodbojno beljakovino
kako je bil rešen problem izsuševanja pri vretenčarjih pri prehodu na kopno?
poroženeli sloj vretenčarske kože je sestavljena iz gosto prepredenih prečno povezanih vodoodbojnih beljakovin
kaj je poroženeli sloj?
= najbolj zunanja plast povrhnjice
kako je bil rešen problem izsuševanja pri glivah pri prehodu na kopno?
so slabo zaščitene pred izgubo vode, vendar učinkovito črpajo in skladiščijo ⇒ praviloma naseljujejo vlažna in senčna okolja, kjer pa je malo hrane, oz. pogosta je tudi simbioza z rastlinami
najbolj razširjena dihala kopenskih živali:
- traheje (pri žuželkah, členonožcih)
- pljuča (pri vretenčarjih)
- drobne luknjice po celotni površini telesa (pri živali s premalo učinkovitimi dihali ali brez njih)
kako sprejmejo kisik žuželke, členonožci?
- s trahejami, ki niso lokalizirani
- imajo drobne luknjice po celotni površini telesa (⇒ kisik potuje direktno iz zraka v celico)
- njihova velikost je obratna sorazmerna s hitrostjo difuzije, saj majhna velikost predstavlja optimalno razmerje
kako sprejmejo kisik vretenčarji?
s pljuči = navznoter uvihani izrastki telesne površine, ki so lokalizirani
kako sprejmejo kisik živali, ki imajo premalo učinkoviti dihali ali brez njih? kako deluje? kaj je posledica?
preko kože z drobnimi luknjicami, ki so po celotni površini telesa, pri čimer kisik potuje direktno iz zraka v celico ⇒ potrebujejo vlažna okolja
zakaj je DNA topna v vodi?
voda je polarna, fosfatne skupine na DNA pa so močno negativno nabito polarne ⇒ DNA je topna v vodi
zakaj smo uporabili detergent pri lab. vaji?
detergent razbije jedrne in celične membrane ⇒ DNA se sprosti v raztopino
zakaj smo uporabili hladen etanol pri lab. vaji?
- etanol je nepolaren ⇒ DNA je v etanolu netopna ⇒ DNA se obori
- hladnejša kot je raztopina, bolj je netopna, saj nižja temperatura omeji aktivnost hidrolitičnih encimov
zakaj smo uporabili NaCl pri lab. vaji?
Na+ ustvari začasno povezavo med Na+ in DNA ⇒ DNA se začasno nevtralizira ⇒ DNA postane manj hidrofilna (manj topna v vodi) ⇒ NaCl prispeva k obarjanju DNA
katere beljakovine so vezani na DNA?
- histoni, vključeni v zgoščevanje DNA
- nukleaze, ki cepijo molekule DNA
- različne polimeraze
