Biologija

Gimnazija in ekonomska srednja šola Trbovlje
Alen Firšt 1.b
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Biologija
Kakšen mora biti dober poskus?






mora biti skrbno načrtovan – METODO DELA (načrt)
natančno izveden
spremljamo vse ostale dejavnike, ki bi lahko vplivali na poskus
poskus mora biti večkrat ponovljen
so okolju prijazni
kontroliran (pomeni da pri enem poskusu menjamo samo 1 dejavnik)
Pravi znanstveniki so tisti, ki neprestano iščejo nove dokaze, potrditve jih
ne zapeljejo neke ideologije, ampak vedno iščejo samo znanstveno
razlago- racionalno-materialistično
Delo z mikroskopom
Mikroskop je sistem leč, ki nam povečajo zorni kot, pod katerim gledamo nek
predmet. Tvorita ga žarka, ki prihajata od predmeta.
Zgodovina mikroskopa
1.st – znanstvenik Plinej je uporabil stekleno kroglo, napolnjeno z vodo kot
povečalo.
16.st – nemški znanstvenik Jenssen izdela prvi mikroskop
17. st – Antonie vam Leeuwenhoek izdela drobne leče povečava do 270x
(začetnik mikrobiologije, prvi je videl bakterijske celice „„-koki,()-bacili)
17. st – Robert Hooke izdela mikroskop, s katerim je prvič gledal biološki
material. Pravimo da je prvi videl …celice†. Gledal je celice plute in videl
oplutenele celične stene
19. st – izdelajo svetlobni mikroskop (vir za gledanje slike je svetloba)
20. st – se pojavi elektronski mikroskop (vir za gledanje slike so elektroni)
500.000-krat do 1.000.000
Kaj je elektronski mikroskop? Kako deluje?
Elektronski mikroskop je mikroskop, ki za opazovanje površine uporablja
elektronski žarek. Curek tipa raziskovalno površino po vzporednih črtah.
Pogosto uporabljamo tudi kratico SEM, ki izhaja iz angleškega poimenovanja
(Scaning Electron Microscope)
1
Gimnazija in ekonomska srednja šola Trbovlje
Alen Firšt 1.b
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Pri delovanju vrstičnega elektronskega mikroskopa se po raziskovalni površini
pomika elektronski curek. Najmanjši premer tega curka je 1nm. Ko elektronski
snop trči na površino vzorca nastanejo odbiti in sekundarni elektroni ter
elektromagnetni valovi v ultravijoličnem in rentgenskem delu spektra.
SESTAVNI DELI MIKROSKOPA
Mehanski:
- noga
- stativ (stojalo)
- tubus – nosilec okularja
- mizica – na njej neži objektnik s preparatom
- revolver – nosilec objektivov
- vijaki: makrometerski (samo za iskanje slike pri mali povečavi)
mikrometerski (za izostrenje slike pri mali povečavi in za iskanje slike
pri veliki povečavi) vijak za kondenzor
Optični:
- okular- leča pri očesu, deluje po principu lupe. Sliko ki jo da objektiv
še poveča
- objektiv – predmet preslika v goriščno razdaljo okularja. Slika je
povečana, obrnjena in preslikana
- kondenzor – lečni sistem, ki omogoča močno osvetljenost vidnega
polja
- zaslonka – z njo kontroliramo količino svetlobe
- svetlobni filter – z njim spreminjamo svetlobni spekter
- lučka – vir svetlobe
Povečavo mikroskopa izračunamo tako, da pomnožimo povečavo
okularja * objektiva.
100100x
40400x
(slika 1)
Najboljša povečava je tista, pri kateri dobimo najbolj jasno sliko. Merilo za
jasne slike pa je ločljivost mikroskopa
Naše oko ima ločljivost d= 0,1mm. oo 8
Svetlobni mikroskop pa 0,2 mikro-metra
Elektronski mikroskop0,2 nano-metra
Ločljivost je razdalja med dvema točkama
2
Gimnazija in ekonomska srednja šola Trbovlje
Alen Firšt 1.b
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
CELICA
Veda ki proučuje celice se imenuje citologija. Prvi je videl celice Robert Hooke.
1. Kaj vem o celici? Je osnovna gradbena (strukturna) in dejavna (funkcionalna)
enota organizma. Sama za sebe organizem (enoceličarji) ali pa gradi
organizem.
2. Kakšne celice poznam?
a) živalske
- nimajo celične stene
- nimajo vaukole
- nimajo kloroplastov
- imajo centriole, ki imajo pomembno vlogo pri delitvi celice
b) rastlinske
- imajo c. steno
- imajo kloroplastefotosinteza (02 +organska snov)
- imajo vakuolo, vsebuje celični sok, daje trdnost – oporo
c) avtotrofne (sama izdela organsko snov)- rastlinske
d) heterotrofne (hrano jemlje iz okolja) – živalske, glive
e) evkarionske – celice živali, rastlin, gliv (imajo jedrno snov, obdano z
jedrnim ovojem)
f) prokarionske – bakterije (jedrna snov je prosta v citoplazmi)
3. Lastnosti žive celice:
- sprejemanje
- izločanje
- dednost
- spremenljivost
- čutnost
- odzivanje na dražljaje
- prilagajanje
- odmiranje
- individualnost
3
Gimnazija in ekonomska srednja šola Trbovlje
Alen Firšt 1.b
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Celična teorija
Znanje o celici ni prišlo naenkrat, ampak se je postopoma nalagala
1. Celice se povezujejo v tkiva
a) Leta 1824 je francoski znanstvenik Dutrochet opazil, da se celice
povezujejo v tkiva.
b) Tkivo je skupek celic, ki ima svojo obliko, strukturo in funkcijo in se po
tem loči od drugih tkiv.
2. Celična teorija
Šele 170 let po odkritju celice so znanstveniki prišli do spoznanja, da so vsi
živi organizmi zgrajeni iz celic in da je celica osnovna enota živih
organizmov. Celično teorijo sta objavila dva nemška znanstvenika, ki sta bila
sodobnika Charlesa Darwina (1809-1882). Leta 1838 je dokaze, da celična
teorija velja za rastline, objavil Matthias Schleiden (1804-1881), leto dni
kasneje pa je Theodor Schwann (1810-1882) utemeljil celično teorijo za
živali.
3. Celice se delijo
Leta 1855 R. Virchow odkrije, da se celice razmnožujejo z delitvijo, kar
pomeni, da vse celice nastanejo z delitvijo že obstoječih. S tem je tudi
zanikal teorije o spontanem nastanku življenja.
4. Ob koncu 19. stoletja je Walter Flemming videl, da pri delitvi sodelujejo
nitaste strukture in je to delitev poimenoval mitoza (slika 2)
5. Iz vseh spoznanj so znanstveniki postavili celično teorijo, ki se še danes
dopolnjuje. Osnovni trditvi pa sta:
a) celica je osnovna gradbena (strukturna) in dejavna (funkcionalna) enota
vsakega organizma
b) delitev celice skrbi za dedno povezavo med celicami
Zgradba evkarionske celice
-imajo jo živali, rastline in glive
(slika 3)
Celične strukture so lahko:
a) membranske (kloroplast)
b) zrnati (ribosomi)
c) nitasti (bički, migetalke, centriol(imajo samo živalske celice))
Zgradba celične membrane
je zgrajena po principu tekočega mozaika
1. debela je okrog 7nm
4
Gimnazija in ekonomska srednja šola Trbovlje
Alen Firšt 1.b
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2. po osnovi je zgrajena iz dveh plasti fosfolipidov+beljakovin
Vsak fosfolipid ima glavico in dva maščobna repka
(slika 4)
Membranska celična strukture
1. Membrana varuje celico, ji daje obliko, prepušča določene snovi -ena bolj,
druge slabše, zato je izbirno prepustna (selektivno permeabilna). Membrana
je sposobna ustvarjat endocitotske mehurčke (slika 5)
2. Zgradba jedra (NUCLEUS):
a) Ima dvojno celično membrano = jedrni ovoj (4 plasti fosfolopidov)
b) Jedrna snov = kromatin nastanejo kromosomi – dva popolnoma enaka
kromosoma imenujemo KROMATIDI. V njih je molekula DNK. Na
DNK so vezane beljakovine HISTONI (jedrne beljakovine)
c) Jedrce (NUCLEOLUS) – je mesto v jedru, kjer se DNK pripiše v RNK.
Na jedrcu nastajajo ribosomi.
3. Funkcija jedra:
a) Nosilec dednih informacij
b) Nosilec novih dednih informacij-mutacija
c) Nosilec in regulator celičnega dogajanja
4. Mitohondrij je celična struktura v kateri poteka celično dihanje. Tam se
sprošča življenjska energija v obliki molekul ATP.(slika 6)
5. Plastidi – imajo jih samo rastlinske celice:
a) Kloroplasti – vsebuje klorofil
- poteka fotosinteza (sladkor+kisik)
- (slika 7)
b) aminoplasti – shranjujejo škrob
c) levkoplasti – shranjujejo druge snovi
6. Ribosomi so drobne, zrnate strukture v katerih poteka sinteza beljakovin.
(U/45)
7. Endoplazmatski retikulum (ER) je sistem kanalčkov, po katerih se pretakajo
snovi po celici. Če so na ER vezani ribosomi nagubani ER, če pa je sistem
brez gladki ER (sinteza lipidov).
8. Golgijev aparat (GA) je celična struktura, ki izgleda kot plitvo naloženi
krožniki. Od GA se odcepijo mehurčki (vezikli) ki imajo pomembno vlogo
pri popravilu celične membrane. V GA nastajajo tudi večji mehurčki, ki
shranjujejo celične encime in jih imenujemo lizosomi.
9. Vakuola – rastlinske celice. Njena membrana se imenuje tonoplast, vakuola
vsebuje celični sok. Vakuola daje celici oporo, trdnost.(slika 8)
Celična stena je iz celuloze.
5
Gimnazija in ekonomska srednja šola Trbovlje
Alen Firšt 1.b
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Nitaste celične strukture
1. Nitaste celične strukture so:
a) bički (dolgi, maloštevilni), migetalke (kratke, mnogoštevilni)
- služijo premikanju-premikajo se s pomočjo nitastih beljakovin (U/27)
b) bazalno telesce - 9x3 mikrotubula
c) centriol (samo živalske celice – nastane delitveno vreteno)
9x3 mikrotubula
d) tanjše nitaste strukture (mikrofilamenti, intermediarni filamenti) - tvorijo
citoskelet in dajejo celici trdnost, oporo
Zgradba prokarionske celice:
Kapsula:
- zaščita
Celična stena:
- iz mureina # (mrežasta struktura-ogljikohidrat)
Celična membrana
Uvihki
- vsebujejo fotosintetska barvila-avtotrofna
Mezosomi – služi bakteriji za celično dihanje
DNK – služi za dednost
Ribosomi – sinteza beljakovin
Rezervne snovi: lahko je glikogen, škrob
Biček
Pil – za prenašanje dedne snovi
6
Gimnazija in ekonomska srednja šola Trbovlje
Alen Firšt 1.b
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Snovi v celici
V organizmih in v zemeljski skorji se pojavljajo isti kemijski elementi, razlika je
v njihovem deležu. Govorimo torej v BIOGENIH ELEMENTIH.
MAKROELEMENTI
S,C,H,N,O,P,S
Ca,Mg,K+,Na+
MIKROELEMENTI
I,Cl,Cu,Mo(-libden)
Elementi se največkrat pojavljajo v obliki ionov ali spojin
SPOJINE
ANORGANSKE
-H2O
-CaCO3
-Ca3(PO4)2
ORGANSKE
beljakovine (aminokisline) – največji delež
OH
lipidi (maščobe)
nukleinske kisline
Voda v celici
H2O v celici
bolj aktivna tkiva imajo več H2O (možgani, mišice, žleze)
manj aktivna tkiva pa imajo manj H2O(kosti, koža)
H2O je polarna molekula in ima DIPOL.
Vsaka vodna molekula lahko tvori 4 vodikove vezi z drugimi molekulami vode.
(slika 9)
1. Lastnosti vode so:
- je polarna molekula
- ima veliko specifično toploto (pomembna vloga pri segrevanju
organizmov)
- ima veliko izparilno toploto (pomembno pri ohlajanju rastlin s
transpiracijo in pri znojenju)
- molekule vode imajo neko določeno gibljivost, ki je v tekočem stanju
večja, ko pa se voda začne ohlajat pa se ta gibljivost zmanjša
- gostota vode je največja pri 4„C (anomalija vode)začne zmrzovati
pri vrhu in spodaj lahko ostaja življenje
7
Gimnazija in ekonomska srednja šola Trbovlje
Alen Firšt 1.b
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2. Voda je v organizmih lahko:
- prosta voda (metabolna) je tista, ki v reakcijo neprestano vstopa in
iztopa. Ta voda je tudi vir O2 (fotosinteza), vir H2. Je topilo za
biokemijske reakcije
- vezana voda je voda, ki je vezana na druge molekule oz. ione.
Pravimo, da tvori hidratacijski (vodni) ovoj. (U/32)
Hitreje se giblje K. Natrijev ion je manjši kot kalijev, zato je vpliv pozitivnega
jedra večji, kar pomeni, da bolj privlači vodne molekule, kot kalijev ion, ki je
večji in je vpliv pozitivnega jedra manjši.
Ker ima Na večji hidratacijski ovoj, počasneje potuje skozi celično membrano in
se na celični membrani ustvarja električni naboj.
Membrana je znotraj negativno nabita, zunaj pa pozitivno.
Vezana voda je zelo pomembna pri fizikalnih lastnostih vode, kajti tako voda
potuje počasneje in je pomembna pri prezimovanju rastlin in živali, ker tako
voda tudi kasneje zmrzne.
Prehod snovi skozi celično membrano
1. Snovi skozi membrano lahko potujejo:
- skozi lipidni dvosloj (nepolarne molekule)
- skozi beljakovinske kanale (polarne molekule – aminokisline, glukoza,
ioni Na, K)
- s pomočjo beljakovinskega prenašalca (pospešena difuzija)
2. Načini prehoda:
a) pasivni
- brez porabe E
- sledijo fizikalnim zakonitostim
„„„„„„„„ (smer koncentracijskega gradienta)
b) aktivni
- s porabo E (ATP)
- ne sledijo fizikalnim zakonitostim
„„„„„„„„
3. Oblike prehoda:
a) difuzija (list)
Od tega, kdaj se bodo snovi enakomerno razporedile je odvisno od:
- koncentracije (števila molekul)
- števila trkov med seboj
- od toplote
b) osmoza
Je oblika difuzije (prehod) ko skozi membrano potuje le topilo
8
Gimnazija in ekonomska srednja šola Trbovlje
Alen Firšt 1.b
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Voda potuje skozi membrano zato, ker obstaja neka razlika v koncentraciji
raztopine. Večja je razlika, večji je pritisk s katerim voda prehaja. Pravimo, da
ima čista voda največji vodni potencial, voda v kateri so raztopljene snovi pa
ima vodni potencial manjši. Posledica prehajanja vode je OZMOZSKI PRITISK
Ozmozski pritisk v rastlinskih celicah imenujemo TURUOR-posledica je da
rastline stojijo pokonci.
(slika 11)
Za vse celice je pomembno v kakšnem okolju se nahajajo. Če se nahajajo v
hipertoničnem okolju, lahko vodo intenzivno zgubljajo-ta proces imenujemo
PLAZMOLIZA. V hipotoničnem okolju se organizmi lahko razpočijo
Organske snovi v celici
Ogljikovi hidrati
C (H2O) – včasih
(CH2O)n C:H:O = 1:2:1
C6H12O6 – Glukoza
SLIKE – UČBENIK !
1. Ogljikovi hidrati so polihidroksi aldehidi in polihidroksi ketoni.
Na ogljikovih atomih se izmenjujejo OH skupine in vodiki, funkcionalna
skupina pa je aldehidna – glukoza (slika 10) ali ketonska – fruktoza (-C=O).
Delimo jih po številu ogljikovih atomov oz. po številu enot, ki se vežejo v
molekulo.
2. Monosaharidi imajo v molekuli vezano 3,4,5,6 ali 7 ogljikovih atomov
trioza
tetroza
pentoza
-riboza (petkotnik)
RNK, ATP, NADP
(prenašalec H)
-deoksiriboza (brez
enega kisika)
Heksoza:
- ima 6 ogljikovih atomov
- GLUKOZA ali GROZDNI SLADKOR ali KRVNI SLADKOR
C6H1206
- FRUKTOZA (C6H1206)
- GALAKTOZA
3. Disaharidi – so sestavljeni iz dveh monosaharidnih enot
Najbolj znani so: C – O – C (eterska ali glikozidna vez)
9
Gimnazija in ekonomska srednja šola Trbovlje
Alen Firšt 1.b
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 Maltoza (Glukoza + Glukoza) – sladni sladkor
 Laktoza (Glukoza + Galaktoza) – mlečni sladkor
 Saharoza (Glukoza + Fruktoza) – pesni ali trsni sladkor – nastane pri
fotosintezi – glavni transportni sladkor pri rastlinah
4. Polisaharidi so sestavljeni ogljikovi hidrati. Imajo vezanih več tisoč enot
monosaharidov
 Škrob (Glukozne molekule) – učbenik slika. Nahaja se v plodovih,
semena, aminoplastih celice (rezerva energije) – molekule so v drevo
 Celuloza (Glukozne molekule) – učbenik slika – vezane so v ravni verigi,
med verigami so vodikove vezi. Rastlinskim celicam daje trdnost. Najbolj
razširjen polisaharid na Zemlji
 Glikogen – rezerva E v živalskih celicah. Po zgradbi je molekula
glikogena zelo podobna škrobu, še večje je število glukoznih molekul
encim hormon: insulin
škrobglukozaglikogen
amiloza
jetra
 Hitin-molekula hitina ima vezan tudi dušik. Je opora v členonožcih,
žuželkih.
 Murein gradi celične stene bakterij.
Ogljikovi hidrati so rezerva energije (založne snovi), dajejo oporo, trdnost in
sestavni deli življenjsko pomembnih molekul (ATP, RNK, DNK)
Beljakovine
(proteini ali polipeptidi)
1. Beljakovine so polimeri aminokislin.
Vsaka aminokislina ima vezano eno amino skupino.
Alanin
Poznam okrog 20 amino kislin. In na tisoče različnih beljakovin. Ker je
pomembno katere se vežejo, v kakšnem zaporedju, kolikokrat nastopi ena.
12 aminokislin organizem izdela sam, 8 pa jih moramo pridobiti s hrano.
do 50 so peptidi
nad 50 pa beljakovine
Vrstni red aminokislin v beljakovini določa DNK molekula. Vsaka aminokislina
je določena z zaporedjem treh nukleotidov, ki jih imenujemo GENSKI KOD.
Pomen beljakovin:
-strukturne beljakovine (aktin, miozin v mišicah), kolagen, elastin
-založne beljakovine – jajčni rumenjak (albumini)
10
Gimnazija in ekonomska srednja šola Trbovlje
Alen Firšt 1.b
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-transportne beljakovine – hemoglobin (veže in prenaša
kisik),mioglobin
-encimi (beljakovinske molekule, ki vodijo kemijske reakcije)
-zaščitne beljakovine (zaščita pred boleznimi)fibrinogen (se nahaja
v krvni plazmi)
-hormon – adrenalin, insulin
-strupi
Beljakovine imajo (slike učbenik)
-primarno strukturo – to je vrstni red aminokislin, ki ga določa molekula
DNK z genskim kodom….
-sekundarno strukturo – je zavitost molekule (oblika spirale)
-terciarno strukturo – orientacija v prostoru
-kvartarna strukturafunkcionalna struktura: hemoglobin-v eritrocitih
(veže O2 in ga prenaša) nebeljakovinski del-hem, beljakovinske verige
Na delovanje beljakovin zelo vpliva temperatura, PH. Višja temperatura (do
40„C, do 60„C) lahko začasno porušijo strukturo beljakovin-denaturacija.
Še višje temperature pa za stalno porušijo strukturo beljakovin-koagulacija
(pečen beljak).
Nukleinske kisline
1. Nukleinske kisline so našli leta 1868 v jedru ribjih spermijev in v jedru
levkocitov. Nahajajo se še v kloroplastu, mitohondriju, ribosomih, pri
prokariontih pa prosto v citoplazmi.
2. Nukleinske kisline so polimeri nukleotidov. En nukleotid pa je sestavljen iz
treh delov. (slika 13)
3. DNK je vedno dvojna veriga, ker se vedno povezujeta adenin in timin z
dvojno vodikovo vezjo in vedno gvanin in citozin s trojno vodikovo vezjo.
Nukleotidi so v molekuli DNK torej vezani prečno in vzdolžno.
Vzdolžno se povezujejo prek sladkorja in ostankov fosforjeve kisline.
4. Model DNK sta lega 1953 naredila Watson, Crick. DNK je glavna nosilka
dednosti v celicah. Največ DNK je v celici shranjeno v jedru v kromosomih.
K njeni stabilnosti v kromosomih prispevajo še beljakovine HISTONI. Vsak
organizem ima točno določeno število kromosomov, ki je največkrat dvojno
oz. diploidno=2n=46 (polovico po materi, polovico po očetu). Ko nastajajo
spolne celice pa se število kromosomov zmanjša za polovico in dobimo
enojno oz. kaploidno=1n=23 število kromosomov. Preden se celica deli se
mora molekula DNK podvojiti. To se zgodi v interfazi pred mitozo. (slika
14)
11
Gimnazija in ekonomska srednja šola Trbovlje
Alen Firšt 1.b
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DNK ima 2 pomembni lastnosti:
- sama sebe podvojipodvajanje (avtoreplikacija)
- prepisovanje (transkripcija)RNK (obveščevalno, informacijska,
messenger)
- prevajanje (translacija)sinteza beljakovin
Podvajanje DNK
1. Podvajanje DNK se zgodi vedno preden se celica deli-v interfazi
2. Celica za delitev potrebuje:
- DNK
- nove nukleotide
- encime (endonukleaza-prekine nit DNK, DNK polimeraza-nosi nove
nukleotide, ligaza-lepi posamezne dele DNK)
- ATP (slika 15)
SEMIKONZERVATIVNO podvajanje pomeni, da ima vsaka nova molekula
polovico stare.
Napake, ki nastajajo pri podvajanju DNK.
Sinteza beljakovin
1. Za sintezo celica potrebuje ribosome, ATP, encime, aminokisline, RNK.
2. Nosilec zapisa za eno beljakovino se imenuje GEN. Geni so razporejeni
vzdolž kromosoma.
Gen se mora najprej prepisati na obveščevalno RNK, ki zapusti jedro in
potuje v citoplazmo na ribosom.
Poleg obveščevalne RNK potrebuje celica še transportno RNK (tRNK), ki
nosi ustrezne aminokisline. Potrebna je še ribosomska RNK (rRNK), ki
pospešuje sintezo beljakovin
Genski kod je zaporedje treh nukleotidov, ki določa eno aminokislino.
Zaporedje na molekuli DNK imenujemo KODOGEN.
Zaporedje na molekuli RNK imenujemo KODON.
Zaporedje treh nukleotidov na prenašalni RNK pa se imenuje ANTIKODON.
Genski kod je pri vseh živih bitjih enak. Pravimo, da je univerzalen, kar pomeni,
da imajo vsa živa bitja skupen izvor. Degeneriran – pomeni, da lahko različna
zaporedja določajo isto aminokislino. (slika 16)
Poznamo tudi STOP kodone, ki ne določajo nobene aminokisline. Stojijo na
koncu zapisa za neko beljakovino oz. na koncu gena.
12
Gimnazija in ekonomska srednja šola Trbovlje
Alen Firšt 1.b
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Potek sinteze
1.
2.
3.
4.
5.
Prepis gena iz molekule DNK in nastane oRNK.
oRNK potuje iz jedra v citoplazmo na ribosom.
Na ribosomu se kodon prebere z antikodonom tRNK.
tRNK nosi v repku že točno določeno aminokislino.
Aminokislina se pripne na ribosom. Med aminokislinama nastane peptidna
vez.
6. Ko pride na vrsto stop kodon se sinteza konča, ker ta ne kodira nobene
aminokisline. Nastali peptid se zvije v sekundarno, terciarno, kvartarno
strukturo.
Mutacije
1. Mutacije so sprememba dednega materiala, ki nastane pri podvajanju
molekule DNK. Če se te mutacije zgodijo pri nastanku spolnih celic, se
dedujejo iz generacije v generacijo. Če nastanejo te mutacije pri delitvi
telesnih celic, lahko to pripelje do določenih bolezni – se ne dedujejo. To so
somatske mutacije.
2. Mutacije so lahko spontane, lahko jih pa pospešujemo (so inducirane) – UV
žarki, IR žarki, težke kovine (Hg, Pb, Ra), nekatere kemične spojine
(peroksidi)
3. Ali bo mutacija uspešna ali neuspešna je odvisno od okolja v katerem
organizem živi.
Lipidi …maščobe†
1. Lipidi so estri glicerola in višjih maščobnih kislin. So netopni v vodi in se
topijo v nepolarnih topilih (bencin). Lahko so rastlinskega ali živalskega
izvora. (slika-zvezek). Izstopi voda. Poteče estrenje. U/47
2. Delimo jih na enostavne (maščobe,voski) in na sestavljene (fosfolipidi,
glikolipidi, steroidi-hormoni, vitamini).
3. Maščobe – zaloga energije
a) trde – masti
- večinoma živalskega izvora
- nasičene
- samo enojne
b) tekoče – olja
- rastlinskega izvora
- nenasičene
- dvojne in trojne vezi
13
Gimnazija in ekonomska srednja šola Trbovlje
Alen Firšt 1.b
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
4. Voski – zaščita pred izhlapevanjem in vdorom vode. Voskasto perje imajo
živali - ptice.
5. Sestavljene:
a) fosfolipidi, glikolipidi – gradijo celične membrane
b) steroidi (hormoni), vitamini (D,E,K,A)
Vitamini
(učbenik)
Topni v maščobah
Vitamin A (povzroča motnjo vidakurja slepota)
Vitamin D (rahitis, krči, mehke
kosti)
Vitamin E (popemben za delovanje
srca, eritrocitov)
Vitamin K (za strjevanje krvi)
Topni v vodi
Vitamin C (krvavenje zob, vnetje dlesni,
izguba apetita, padanje odpornosti)
Vitamin B (vnetje živcev, kože, oči)
Vitamin B je izredno pomemben, ker je sestavni del mnogih življenjsko
pomembnih molekul (encimov, citokromov) in če ga primanjkuje se pojavijo
motnje v delovanju živčevja (beriberi).
Vitamin A je v korenju, pomarančah.
Delitev celice
1. Delitev celice poteka takrat:
- ko organizem raste
- ko se organizem obnavlja (regeneracija)
- ko se organizem razmnožuje
2. Poznamo več delitev celic:
a) cepitev (amitoza) – cepljivke (bakterije)-poteka izredno hitro in posledica
tega je, da se bakterije izredno hitro množijo (U/102)'
b) mitoza-delitev, ki nastopi takrat ko se organizem obnavlja, raste in kadar
se nespolno razmnožuje. Mitozi vedno sledi interfaza. Ena mitoza in ena
interfaza se imenuje en celični cikel.(slika 17)
- profaza – dedni material se zgoščuje (spiralizira), kromosomi
postanejo vedno bolj vidni. Vidimo, da so iz dveh kromatid (vsaka je 1
molekula DNK). Izgine jedrni ovoj, jedrce in nastane delitveno
vreteno. Pri živalski celici nastane delitveno vreteno iz centriola, pri
rastlinski pa nastane iz ostankov jedrnega ovoja. Proti koncu profaze
se začnejo kromosomi pomikati proti sredini celice. Pravimo, da
potujejo v ekvatorialno ravnino (U/103)
14
Gimnazija in ekonomska srednja šola Trbovlje
Alen Firšt 1.b
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
- metafaza – tu so kromosomi najlepše vidni in da se jih prešteti
- anafaza – niti delitvenega vretena se začnejo krčiti in vlečejo kromatidi
istega kromosoma narazen. Pravimo, da kromosomi potujejo proti
poloma.
- telofaza – deli se še citoplazma. Pojavi se zopet jedrni ovoj, jedrce in
dedni material se desperilizira. Pri rastlinski celici se citoplazma
predeli s celično ploščo, ki raste od znotraj navzven. Pri živalski celici
pa se citoplazma zažema od zunaj navznoter. Nastane delitvena
brazda. (slika 18) Razlika med delitvijo živalske in rastlinske celice je
tudi v nastanku delitvenega vretena, ki nastane pri živalski celici iz
centriola. Pri rastlinski celici pa nastane delitveno vreteno iz ostankov
jedrnega ovoja. Rezultat mitoze sta dve enaki diploidni celici.
Nariši mitozo! U/103
Mejoza
1. Mejoza je delitev, ki nastopi takrat, ko se organizem enkrat v svojem
življenju razmnožuje spolno. Pri živalih poteče mejoza takrat, ko nastajajo
spolne celice. Pri večini rastlin (mahovi, praprotnice, semenovke) pa z
mejozo nastanejo spore ali trosi, ki služijo nespolnemu razmnoževanju.
Mejoza se sestoji iz dveh zaporednih delitev:
a) mejoza I. (redukcijska delitev, R!)
- v profazi I se združita para homolognih kromosomov. Med pari
homolognih kromosomov pride do prekrižavanja ali crossing-over .
Homologni kromosomi med seboj izmenjajo gene. Proti koncu izgine
jedrni ovoj, jedrce in kromosomi potujejo v ekvatorialno ravnino.
- v anafazi I se para homolognih kromosomov ločita
- v telofazi I dobimo dve celici z enojnim številom kromosomov
(haploidnim številom kromosomov)
- po prvi mejotski delitvi sledi kratka interfaza v kateri pa ne pride do
podvajanja molekule DNK
- nato ji sledi mejoza II
b) mejoza II. (navadna mitoza)
- je enaka navadni mitotski delitvi
Končni rezultat obeh delitev so štiri celice z enojnim številom kromosomov.
15
Gimnazija in ekonomska srednja šola Trbovlje
Alen Firšt 1.b
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Organizem kot energetski sistem
E=m c2
1. Organizmi iz okolja sprejemajo snovi in energijo. Pravimo, da snovi v okolju
neprestano krožijo, energija pa se skozi ekosistem samo pretaka. Vstopa kot
svetlobna energija, se spreminja v kemično energijo, ki je nakopičena v
organskih molekulah in izstopa kot toplotna in življenjska energija.
2. Energija je nakopičena v vezeh med atomi. Imenujemo jo potencialna ali
prosta energija. Lahko se spremeni v kinetično energijo, ki se uporabi za
opravljanje dela. Pravimo, da celice opravljajo biotsko delo, kadar vršijo
različne celične procese.
3. Biotsko delo
a) mehansko (krčenje mišic, premikanje vlaken)
b) električno (ločevanje nabitih delcev)
c) kemično (vse sinteze in razgradnje v celici)
Ko celica opravlja delo se pojavljajo tudi energetske izgube, ki se kažejo v
obliki toplote. Vsa toplota ni izgubljena energija, saj zaradi večje toplote
reakcije potekajo hitreje.
Kako organizmi pridejo do energije?
1. Avtotrofni organizmi izdelajo energijo sami. (rastline in nekatere bakterije)najprej vršijo sinteze-iz majhne molekule z malo proste energije naredijo
velike molekule.
2. Heterotrofni organizmi najprej razgradnjo in šele potem sinteze-živali, glive,
bakterije.
3. V organizmih neprestano potekajo procesi izgradnje ali asimilacije
(anabolizem), ter razgradnje ali disimilacije (katabolizem).
4. Kadar organizem sprejme več snovi, kot jih potrebuje, kopiči zalogegovorimo o energijskem presežku, če pa organizem več porabi kot pa
sprejme, pa govorimo o energijskem primanjkljaju-stradanju.
5. Minimalna količina energije, ki je potrebna za vzdrževanje življenjskih
funkcij, se imenuje bazalna energija. Razlikuje se po spolu, starosti,
aktivnosti, letnem časuATP – univerzalni del energije
1. ATP  ADP  AMP (slika 20)
2. ATP se sprošča pri celičnem dihanju (38 ATP), pri vrenju (2 ATP), pri
primarnih reakcijah fotosinteze.
16
Gimnazija in ekonomska srednja šola Trbovlje
Alen Firšt 1.b
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
3. ATP se porablja – za biotsko delo, sekundarne reakcije fotosinteze, za aktivni
transport, pri podvajanju DNK, prepisovanju DNK, sintezi beljakovin
Encimi
1. Za začetek kemijskih reakcij je potrebna začetna energija ali aktivacijska
energija. Ta energija se lahko zmanjša če pri reakciji sodelujejo katalizatorji,
ki jih v živem svetu imenujemo encimi (fermenti).
2. Reakcije z encimi so veliko hitrejše, ker stečejo po krajši poti. (slika 21)
3. Encimi so beljakovinske molekule, ki imajo pogosto vezan še
nebeljakovinski del – KOENCIM (vitamini, Fe, Mg). (belj.del+nebelj.del)
4. Encimi se pri reakcijah ne izrabijo oz. ne uničijo.
5. Vsak encim ima svoj substrat. (eden ne more delati vsega)
6. Vsak encim ima aktivno mesto s katerim se prilega na substrat. (pravimo, da
se ujemata kot ključ in ključavnica). (slika 12)
7. (slika 23)
8. Na delovanje encimov vplivajo:
a) temperatura – homeotermni organizmi (stalna telesna T) 36„C – 40„C
snežne alge -5„C – 0„C
bakterije v termalnih vrelcih 60 – 70„C
b) PH
c) velikost aktivne površine
d) koncentracija substrata in encima
e) antibiotiki
Procesi v celici
1. Prvi organizmi so bili heterotrofni, hrano so jemali iz okolja. Organske
molekule so nastale v prvotnih razmerah iz plinov prvotne atmosfere (metan
– CH3, amoniak NH3, vodik, voda) pod vplivom različnih energij (UV, bliski
strel, toplotna E), ki so vezi med posameznimi atomi cepile. Nastale so nove
povezave, ki so značilne za organske molekule.
2. Organske molekule so se nato kopičile v vodi in tako vodo imenujemo
prajuha. Dokaz, da so organske molekule res lahko tako nastajale je Millerjev
poskus. Tak nastanek organskih snovi je bil možen samo v takratnih
razmerah, ko ni bilo še prostega O2 in ni bilo še organizmov, ki bi te
organske snovi razgradil. Pravimo, da so organske snovi nastale abiogenobrez organizmov.
3. Znanstveniki tudi domnevajo, da življenja ni nihče ustvaril, da ni prišlo iz
vesolja, ampak, da je življenje nastalo takrat, ko sta se združili dve
pomembni molekuli:
- DNK, ki je osnova za dednost (lahko sama sebe podvoji)
- encim, ki pospešuje reakcijo podvajanja
17
Gimnazija in ekonomska srednja šola Trbovlje
Alen Firšt 1.b
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
To je materialistični razvoj življenja.
Vrenje
1. Prvi organizmi so bili verjetno heterotrofni. Hrano za življenje so jemali iz
okolja in jo razgradili s pomočjo vrenja. Vrenje je proces, ki poteka v
razmerah brez O2. Molekule, ki so jih prvotni organizmi jemali iz okolja so
bile enostavni sladkorji, aminokisline, maščobne kisline.
2. Glukoza se lahko razgradi po različnih metabolnih poteh.
3. Poznamo več vrst vrenj. Katero vrenje bo poteklo je odvisno od tega, kateri
organizmi ga vršijo oz. kateri encimi so prisotni. Poznamo:
a) alkoholno vrenje
glukoza (glive kvasovke) etanol + CO2 + 2ATP
b) mlečnokislinsko vrenje
glukoza  (mlečnokisl. bakterije, jogurt, kisanje zelja, mleka-skuta)
mlečna kislina, H2O, 2ATP
c) ocetnokislinsko vrenje – poteka v prisotnosti kisika
alkohol(ocetnokisl. bakterije) ocetna kislina + H2O
Reakcije pri alkoholnem vrenju
Učbenik /78 – slika
1. V proces alkoholnega vrenja vstopa glukoza. Ta se najprej aktivira z dvema
molekulama ATP-ja. Dobimo molekulo, ki je energetsko obogatena in
razpade na dve glukozni polovici. Vsaki glukozni polovici se zdaj pridruži še
anorganski fosfat in vodik. V naslednjih reakcijah se odceplja fosfat, ki se
porablja za sintezo ATP-ja. Dobimo piruvično kislino, ki je vmesna spojina
pri vseh vrenjih in tudi celičnem dihanju. Iz piruvične kisline pri alkoholnem
vrenju nastane CO2 in etanol.
C6H12O6  2 C2H5OH + 2CO2 + 2ATP
najprej vrenje, kasneje fotosinteza (O2, O3 – ozon, življenje gre na kopno), na
koncu pa celično dihanje (potrebuje O2).
Celično dihanje
-je zadnji izmed velikih procesov, ki se pojavijo v evoluciji. Ko je začelo
organskih snovi v prajuhi zmanjkovati se je najprej pojavila fotosinteza, ki da
organske snovi in O2 – omogočil je celično dihanje, ki se je pojavilo pred
približno 600 milj. let, ko je bilo v zraku 1% današnjega kisika.
Vrenje in celično dihanje sta torej oba procesa razgradnje.
18
Gimnazija in ekonomska srednja šola Trbovlje
Alen Firšt 1.b
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Celično dihanje ima 3 dele:
a) Prvi del te razgradnje je pri obeh procesih enak in poteka v citoplazmi
celice. Imenuje se glikoliza. Poteka v razmerah brez kisika. Je razgradnja
glukoze do piruvične kisline. Sprostita se 2 molekuli ATP. (slika 24)
b) Krebsov cikel (pot ogljika, cikel citronske kisline). Razgradnja piruvične
kisline do ogljikovega dioksida in sproščanje vodika. Poteka v matriksu
mitohondrija.
Piruvična kislina, ki nastane pri glikolizi vstopi v mitohondrij. Iz nje se
najprej odcepi CO2, nastane molekula z 2C atomi. To je ostanek ocetne
kisline, ki ga sprejme prenašalna molekula CoA (koencim A).
Acetil CoA sedaj vstopi v Krebsov cikel. Tam se združi z molekulo 4C in
nastane citronska kislina. V nizu reakcij, ki sledijo pride do številnih
pretvorb, pri kateri se sprošča CO2 in H2.
H2 sprejme prenašalna molekula NAD.
c) Tretji del se imenuje dihalna veriga ali pot vodika. Poteka na notranji
membrani mitohondrija (kriste) na citohromih. Tja pride vodik s pomočjo
NAD. Vodik razpade na protone vodika in elektrone. Elektroni se
prenašajo po prenašalcih in pri tem se sprošča energija, ki se porabi za
sintezo ATP-ja. Najprej se sicer energija porabi za pretok protonov v
medmembranski prostor in potem se sprošča, ko se ustvarja tok
elektronov v nasprotni smeri.
Dihanje je torej proces razgradnje vseh organskih snovi iz katerih se sprošča
energija za življenjske procese (biotsko delo). Če se organizem neha
prehranjevati, če nam zmanjka kisika organizem lahko zelo hitro pogine.
Poleg energije, ki se sprošča so pomembne tudi vmesne spojine, ki nastajajo ker
so sestavni deli drugih življenjsko pomembnih molekul.
formula celičnega dihanja: C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O + 38ATP
Fotosinteza
1. Fotosinteza je proces izgradnje ali asimilacije. Organizmi, ki vršijo
fotosintezo so zelene rastline in modrozelene cepljivke ali bakterije – nastaja
O2 in organska snov.
2. Poznamo dve obliki fotosinteze. V obeh primerih nastaja organska snov,
vendar pri fotosintezi zelenih rastlin kot stranski produkt nastaja O2, pri
fotosintezi žveplovih bakterij pa kot stranski produkt nastaja S.
a) 6CO2 + 6H2O  (svetloba, klorofil) C6H12O6 + 6O2
b) CO2 + H2S  (svetloba, bakterioklorofil) (CH2O) + 2S + H2O
3. Poleg fotosinteze poznamo še en avtotrofni proces, ki ga imenujemo
kemosinteza. Vršijo ga nekatere bakterije (nitratne, vodikove, metanove), ki
za izdelovanje organskih snovi uporabljajo kemično energijo.
19
Gimnazija in ekonomska srednja šola Trbovlje
Alen Firšt 1.b
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
4. AVTOTROFNI organizmi – sami izdelujejo organsko snov (CH2O)n
a) KEMOSINTEZA – kemična energija
b) FOTOSINTEZA – svetloba
- O2
- S
5. Dejavniki, ki so potrebni za potek fotosinteze:
a) svetloba – je elektromagnetno valovanje različnih valovnih dolžin
- za fotosintezo je potreben vidni spekter sončne svetloba, ki zajema od
380-760nm. – modro-vijolična, modra, rumena, zelena, oranžna, rdeča
za rastline je najpomembnejša modro-vijolična in rdeča svetloba
zelena svetloba je za rastline …mrtva svetloba†
- UV
- IR
b) pigment (slika 7)+včasih je notri še škrob
- zeleni: klorofil A, klorofil B – podobna zgradba kot hemoglobin
(pirolovi obroči), notri je Mg.
(1) v granumu potekajo primarne reakcije
(2) v stromi potekajo sekundarne reakcije
- oranžni: karatenoidi
- rumeni: ksantofili
- rdeči: eritrin
- modri: fikocianin
Za fotosintezo sta najpomembnejša pigmenta klorofil A in B, ostali pigmenti pa
imajo nalogo da absorbirajo svetlobo tistih valovnih dolžin, ki je klorofila ne
moreta.
c) CO2 – v zraku 0,03 0,04 %
- najbolj ugodna je okrog 0,1 % CO2.
- rastlina dobi CO2 iz zraka skozi listne reže.
- rastlini primanjkuje CO2 takrat, kadar je vroče varčuje z vodo in ima
listne reže zaprte. Praviloma so listne reže čez dan odprte, ponoči pa
zaprte. Nekatere rastline so se na pomanjkanje CO2 prilagodile tako, da
imajo listne reže odprte ponoči, sprejemajo CO2, ga shranjujejo v
sadne kisline in ga podnevi jemljejo iz teh kislin in nato vršijo
fotosintezo. Tej prilagoditvi rečemo kisli metabolizem sočnic.
- drugo prilagoditev na pomanjkanje CO2 pa so razvile rastline, ki jih
imenujejo C4 rastline. Prilagodile so se na pomanjkanje CO2 tako, da
sprejme molekulo CO2 piruvična kislina in nastane molekula C4, ki
posreduje CO2 v sekundarne reakcije ali Kalvinov cikel.
d) H2O
- na pomanjkanje vode so se rastline prilagodile tako, da preprečujejo
njeno izhlapevanje (debele kutikule)
6. Potek fotosinteze. Fotosinteza obsega:
20
Gimnazija in ekonomska srednja šola Trbovlje
Alen Firšt 1.b
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
a) PRIMARNE (svetlobne) reakcije
- za te je nujno potrebna svetloba in klorofil
- v granumu
- obsega:
(1) ciklične procese => nastaja ATP
(2) necikličen proces => poleg ATP nastaja še NADPH2, O2, H2O
v necikličen proces vstopa tudi molekula vode, ki pod vplivom
svetlobe razpade na protone vodika, elektrone vodika, in potem
preko OH- še na kisik in vodo.
b) SEKUNDARNE reakcije (calvinov cikel)
- v stromi
- gre za encimski proces, ki je odvisen od produktov svetlobne faze in
predvsem od temperature
- v sekundarne reakcije vstopa CO2, sprejme ga molekula s 5C atomi
(ribuloza bifosfat), v nizu reakcij, ki sledijo nastanejo najprej sladkorji
s 3C atomi, nato pa fruktoza in iz nje glukoza
- za eno molekulo CO2 se porabijo 3 molekule ATP in dve molekuli
NADPH2
- za nastanek molekule glukoze pa se porabi 18 ATP in 12 NADPH2
- rastlina del glukoze pretvori v škrob in ga shrani v škrobnih zrnih, del
pa porabi za svoje življenjske procese oz. celično dihanje.
Povezava svetlobnih in temotnih reakcij (slika na listu-55)
7. Pomen fotosinteze:
a) nastanek organskih snovi ali PRIMARNA PRODUKCIJA
- od teh organskih snovi so odvisne same rastline in tudi vsi heterotrofni
organizmi
- največja je v morju
- nastanek fosilnih goriv (nafta, premog)
- nastanek O2 celično dihanje
- nastanek O3  nastanek ozonske plasti, ki zadržuje UV žarke
življenje gre iz morja na kopnoplast uničujejo freoni
b) dejavniki, ki vplivajo na fotosintezo
- svetloba
- klorofil
- ogljikov dioksid in voda
- temperatura
21
Gimnazija in ekonomska srednja šola Trbovlje
Alen Firšt 1.b
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Uvod v genetiko
1. Genetika je veda, ki proučuje zakone dedovanja in spreminjanja organizmov.
a) genom
b) kromosom
c) GEN, genski kod
d) DNK
e) dedovanje, evolucija
f) mutacije
g) GENOTIP
h) FENOTIP
2. Dedovanje je prenašanje dedne snovi iz generacije v generacijo, iz celice v
celico. Zdi se kot da se prenaša nek načrt. Kakšne bodo končne lastnosti, ki
jih bo imel nek organizem, pa je odvisno tudi od okolja.
3. Podedovani načrt imenujemo tudi GENOTIP. Tisto, kar se pa izrazi pri
nekem organizmu-kar je rezultat dedovanja in okolja pa je FENOTIP.
4. Genom je vsa dedna masa neke celice.
5. Gen je zapis za posamezno lastnost. Geni pa so razvrščeni vzdolž
kromosoma. Gen se lahko pojavlja v eni različici, pogosto v dveh ali v večih
različicah. Različice enega in istega gena imenujemo ALELI. Primer, ko se
gen pojavlja v večih različicah (multipli aleli) so krvne skupine: AB0 sistem.
6. Kromosom je molekula DNK.
Dedovanje po avtosomnih kromosomih
1. Vsak organizem ima dvojno št. kromosomov (diploidno, 2n)
2n človeka = 46
2n ženske= 44 avtosomov + xx (spolna kromosoma)
2n moškega = 44 + xy
2. Zakone dedovanja je postavil Mendel (1865)
- vzel je rastlino z gladko semensko lupino in jo križal z nagubano
semensko lupino – GENERACIJA STARŠEV (parentalna) P AA x aa
- dobil je generacijo potomcev, ki jo imenujemo filialna generacijagladka semenska lupina Aa Aa Aa Aa
- f2 generacija – dobil je Š gladkih in ‹ nagubanih AA Aa Aa aa
-razmerje fenotipov
-razmerje genotipov 1/4:1/2:1/4
Mendel je pri svojih križanjih ugotovil, da je vsaka lastnost zapisana 2x. Za
vsako lastnost je enak prispevek matere in očeta. Če sta dejavnika za eno
lastnost enaka, govorimo o homozigotnem paru alelov. Če sta ta dva alela
različna, govorimo o heterozigotnem paru. Mendel je tudi odkril, da so lahko
geni enakovredni ali pa en prevlada nad drugim. Kadar genetik ne ve, kakšen je
22
Gimnazija in ekonomska srednja šola Trbovlje
Alen Firšt 1.b
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
genotip testiranca, naredi testno križanje. Pri tem križanju križamo testiranca z
recesivnim homozigotom za to lastnost. Če po križanju dobimo vsaj 1 osebek, ki
ima izraženo recesivno lastnost, je bil testiranec heterozigoten. Če po križanju
ne dobimo nobenega z izraženo recesivno lastnostjo, je bil testiranec
dominanten.
23