Genetyka - to nauka o dziedziczności. Rozwinęła się w latach 50. XX wieku (kwasy nukleinowe)
DNA - kwas dezoksyrybonukleinowy
RNA - kwas rybonukleinowy
Kwasy są odpowiedzialne za przekazywanie cech dziedzicznych
m RNA - matrycowy RNA
t RNA - transportujący
r RNA - rybosomowy RNA
Budowa chemiczna kwasów nukleinowych
Cukier 5 węglowy
~ ryboza (w przyp. RNA)
~ dezoksyryboza (DNA)
~ reszta kwasu fosforowego
Zasady azotowe
~ adenina
~ guanina
~ cytozyna
~ tymina (DNA) - Uracyl (RNA)
Kwasy nukleinowe - są polimerami (to związki wielocząstkowe) zbudowane z monomerów.
Monomerami kwasów nukleinowych SA nukleotydy.
W zależności od sekwencji ułożenia nukleotydów w kwasie przekazywana jest określona informacja genetyczna.
Kwasy RNA zbudowane są z pojedynczej nici nukleotydów.
Kwas DNA zbudowany jest z podwójnego łańcucha nukleotydów
Adenina = T (tymina)
G = C guanina łączy się z cytozyną
Określona informacja o określone cesze w organizmie nazywana jest kodem.
Fragment kwasu DNA, w którym zakodowana jest jedna cecha organizmu nazywamy genem.
1 gen = 1 białko = 1 cecha
Cechy kodu genetycznego:
Kod genetyczny to - ustalenie, jakie konkretne sekwencje nukleidowe w DNA i RNA wyznaczają pozycje aminokwasów w syntetyzowanym białku.
Zasady kodu genetycznego:
Kod genetyczny jest - trójkowy (jedna trójka nukleotydów koduje jeden aminokwas)
1 triplet lub 1 kodon = 1 aminokwas
Kod genetyczny jest wieloznaczny - tzn., że jeden aminokwas może być kodowany przez kilka kodonów
Kod jest bezprzecinkowy - składa się z kolejnych nieprzedzielonych tripletów
Kod jest niezachodzący - jeden nukleotyd nie zachodzi na drugi
Kod jest uniwersalny - tzn. określony kodon koduje określony aminokwas u wszystkich organizmów.
Kodony inicjacyjne - rozpoczynające syntezę określonego białka
AUG, GUG
Kodony Terminacyjne, - czyli kończące syntezę białka
UAG, UAA, UGA
Replikacja DNA jest to samo powielanie (namnażanie)
Podczas replikacji oba łańcuchy DNA oddzielają się od siebie i każdy z nich dobudowuje drugi łańcuch komplementarny w stosunku do już istniejących nici.
Etapy replikacji:
Dwu - niciowa Helisa rozwija się i każda z dwóch starych nici stanowi wzorzec do syntezy nowo powstającej nici i taki mechanizm nazywa się samopodwojeniem DNA.
W każdej nowej cząsteczce DNA znajduje się jedna stara (wyjściowa nić DNA i druga nowa nić DNA), dołącza się kolejny nowy nukleotyd nowo syntetyzujących się nici. DNA jest katalizowane przez enzymy, które nazywają się polimerazy DNA.
Transkrypcja - jest to synteza RNA na matrycy DNA. Jest rozpoczynana w określonym miejscu startowym DNA i odbywa się tylko na jednej z dwóch nici DNA przy udziale polimerazu DNA.
Polimeraz RNA przesuwa się wzdłuż DNA i powoduje lokalne rozplecenie Helisy DNA i rozerwanie wiązań pomiędzy komplementarnymi nukleotydami obu nici DNA. Następnie przyłączone są kolejne nukleotydy i powstaje kwas RNA na zasadzie komplementarności w stosunku do nici DNA.
Chromosomy - są to składniki jądra komórkowego zbudowane z kwasu DNA i białek, zawierają informacje genetyczną, o dziedzicznych właściwościach organizmu.
Budowa - chromosom składa się z DNA i białek (histonowe i niehistonowe), tworzą strukturę chromosomów, które nazywa się chromatyna.
Każdy gatunek w komórkach ma określoną liczbę chromosomów, czyli tzw. Kariotyp (układ wszystkich chromosomów danego organizmu). W organizmie człowieka jest 46 chromosomów i układają się po równo 23 chromosomy: połowa pochodzi od ojca, druga połowa od matki i są to chromosomy homologiczne. (Są identyczne).
Allele - są to różne postacie tego samego genu, warunkuje powstanie tej samej cechy np.:
Kolor oczu
Kolor włosów
Mogą być geny dominujące albo recesywne.
Dominujące - to gen, którego obecność się ujawnia w postaci określonej cesze.
Recesywny - to gen, (ustąpiający), którego obecność może nie ujawniać się.
Schematycznie geny dominujące określa się dużymi literami, a recesywne małymi.
W chromosomach chomonologicznych jest następujący układ genów w Allelach.
AA - homozygota dominująca
aa - homozygota recesywna
Aa - Heterozygota
DNA - zbudowany jest z 4 prostych jednostek, zwanych nukleotydami: adeninowego (A), tyminowego (T), guaninowego i cytozynowego. Każdy nukleotyd zbudowany jest z odpowiedniej zasady azotowej połączonym z pięciowęglowym cukrem oraz z resztą kwasu fosforowego. W większości wypadków DNA złożony jest z dwóch nici leżących naprzeciwko siebie, przy czym każda nić to długi łańcuch nukleotydów. Nici są ze sobą połączone wiązaniami wodorowymi. Wiązania te powstają między parami zasad azotowych według bardzo prostych reguł wynikających ze struktury tych zasad. Tak, więc anemina łączy się zawsze z tyminą, a cytozyna z guaniną. W ten sposób jedna nić DNA wyznacza budowę drugiej nici. Mówimy, zatem że dwie nici są komplementarne, czyli wzajemnie się uzupełniają.
RNA - u organizmów mające jądro komórkowe olbrzymia większość DNA znajduje się właśnie w jądrze. Wiadomo jednak, że białka nie powstają w jądrze, lecz w cytoplazmie na rybosomach. To oznacza, że białko zapisane jest w jednym miejscu, a powstaje w zupełnie innym. Musi, więc istnieć jakiś pośrednik i rzeczywiście istnieje także u bakterii. Jest nim cząsteczka innego rodzaju kwasu nukleinowego - RNA. Charakterystyczna dla RNA jest jednolicowość. Jego cząsteczki zawierają także 4 nukleotydy. Odpowiednikiem tyminowego jest bardzo podobny nukleotyd urydynowy. W nukleotydach RNA zamiast cukry deoksyrybozy obecna jest ryboza. Cząsteczki RNA występujące komórce mają bardzo różne długości, od kilkudziesięciu do wielu tysięcy nukleotydów.
Genotyp - jest to zespół genów w organizmie
Fenotyp - jest to zespół cech organizmu, które ujawniają się.
I Prawo Mendla - jest to prawo czystości gamet. Prawo to mówi, że przy przechodzeniu do gamet allele jednego genu nawzajem się wykluczają i do gamet przechodzi tylko jeden allel danej pary. Dziedziczenie cech przeciwstawnych, np. barwę kwiatu groszku. Dziedziczenie każdej cechy uwarunkowane jest odrębną parą genów (alleli). Mendel skrzyżował groch o kwiatach czerwonych z grochem o kwiatach białych.
II Prawo Mendla - jest to prawo niezależnego dziedziczenia cech. Parę alleli dwóch różnych genów (dwóch różnych cech) dziedziczą się niezależnie od siebie. Wynikało to z doświadczeń nad krzyżowaniem się form rodzicielskich różniących się dwoma cechami np. barwa i kształt nasion groszku.
Transalcja - jest to proces syntezy (produkcji) powstawania białek na matrycy m RNA O rodzaju białka decyduje RNA powstający w procesie transkrypcji z DNA. Proces translacji odbywa się w rybosomach.
Etapy:
Aminokwasy zanim zostaną doprowadzone do rybosomów, łączą się ze ściśle określony RNA. W biosyntezie białek na matrycy m RNA odpowiedni aminokwas odnajduje swoje miejsce za pośrednictwem t RNA, który rozpoznaje odpowiedni kodon na m RNA, czyli RNA wyznacza miejsce włączenia aminokwasu do białka w trakcie jego syntezy. Synteza białek odbywa się poprzez dołączenie kolejnych aminokwasów i wytwarzania wiązań pomiędzy nimi.
Inżynieria genetyczna - umożliwia uzyskiwanie ludzkich białek w bakterii. Organizmu transgeniczne zawierają dodatkowe, wprowadzone geny. Klonować można pojedyncze geny, ale też całe rośliny i zwierzęta. Powstały już klony wielu różnych ssaków.
Autosomy - na nich znajdują się informacje dotyczące budowy i funkcjonowania organizmów. Są takie same u kobiet jak i u mężczyzn.
Chromosomy płci - na chromosomie X znajdują się jeszcze inne geny kodujące ważne cechy dla organizmów. Chromosom Y on tylko warunkuje powstawanie płci męskiej. Nie ma tam innych genów. Nazywany jest pustym. O genach zlokalizowanych na chromosomach płci mówimy, że są sprężone z płcią.
U człowieka do cech sprężonych z płcią - należą geny, które warunkują powstawanie takich chorób jak daltonizm, hemofilia, łysienie.
Czynniki mutagenne - są to mutageny, czynniki fizyczne np. promieniowanie, czynniki chemiczne - związki chemiczne, zanieczyszczenia środowiska
Mutacje - każda zmiana DNA, u człowieka mutacje mogą się dziedziczyć, jeśli zachodzą w komórkach rozrodczych, ze względu na wielkość zmiany mutacje dzieli się na: genowe (punktowe) oraz chromosomowe. Ze względu na sposób wywoływania mutacje dzielimy na: spontaniczne (pojawiające się losowo) oraz indukowane (wywoływane sztucznie).
Rodzaje mutacji: genowe, chromosomowe.
Choroby: hemofilia, daltonizm, fenyloketonuria, alkaptonuria, galaktoziemia, anemia sierpowata, albinizm, mukowiscydoza, choroba Huntingtona, zespół Downa.
Daltonizm - to nieprawidłowe rozróżnienie kolorów. Zaburzenie to ma różne warianty, ale jest związane z mutacją genu związanego z wrażliwością czopków na fale światła różnej długości.
Populacja - jest to zespół organizmów żywych należących do jednego gatunku, występujące na danym terenie.
Łańcuch pokarmowy - przedstawia zależności pokarmowe pomiędzy organizmami.
Ekosystem - wyróżnialna i odgraniczona przestrzeń zajmowana przez zespół wszystkich organizmów związanych z określonym środowiskiem nieożywionym, tworzących wzajemne powiązane układy (biocenozę), wraz z ukształtowaniami pod ich wpływem elementami nieożywionego środowiska przyrodniczego (biotopem). Przykłady ekosystemu: las, łąka, pole, pustynia, rzeka, jeziora, staw, morze, ocean.
Typy stosunków antagonistycznych - pasożytnictwo, drapieżnictwo, konkurencja między gatunkowa
Drapieżnictwo - osobniki jednej populacji (ofiary) są zabijane i stanowią pożywienie dla osobników drugiej populacji (drapieżniki). I chociaż rzeczywiście pojedyncze osobniki spośród ofiar tracą na tej zależności (giną lub są zjadane) to populacja jako całość zyskuje - przeżyją najlepiej dostosowane, a liczebność populacji nie przekroczy pojemności środowiska, co mogłoby się okazać tragiczne.
Pasożytnictwo - jest nieco podobne do drapieżnictwa, populacja pasożyta zyskuje, populacja żywiciela traci. Ponadto w naturalnych biocenozach dochodzi do wystąpienia żywicieli przez pasożyty. Różnice polegają na tym, że pasożyt najczęściej nie zjada swego żywiciela i jest od niego mniejszy. Pasożyty: pchły pijawki (zewnętrznie), nicienie, tasiemce (wewnętrznie).
Konkurencja - w porównaniu z poprzednimi konkurencja między gatunkowa wydaje się stosunkowo łagodną forma współżycia, mimo że przynosi straty obu populacjom. W przypadku, gdy konkurujące populacje są do siebie podobne z reguły słabsza populacja zostaje w danej biocenozie całkowicie wyniszczona.
Typy stosunków nieantagonistycznych - symbioza, protokooperacja, komensalizm (współbiesiadnictwo).
Komensalizm - jedna z populacji odnosi korzyści, druga pozostaje obojętna. Przykładem mogą być szakale żywiące się resztkami pożywienia pozostawionego przez lwy.
Protokooperacja - obie współżyjące populacje odnoszą korzyści, ale ich współpraca nie jest niezbędna do prawidłowego funkcjonowania w biocenozie. Klasycznym przykładem jest współżycie krabów pustelników i ukwiałów.
Symbioza - współżyjące populacje odnoszą korzyści a ich zależność jest tak wielka, że bez siebie nie przetrwałyby. Tak jest w przypadku termitów i wiciowców żyjących w przewodzie pokarmowym. Termity stwarzają wiciowcom środowisko życia, te zaś trawią celulozę.
W ekosystemie - materia krąży pomiędzy poszczególnymi poziomami troficznymi biocenozy i środowiskiem nieożywionym biotopem. Związki organiczne wyprodukowane przez producentów SA w zasadzie jednym źródłem substancji odżywczych (nie licząc wody) dla roślinożerców. Roślinożercy są jadani przez konsumentów II rzędu, ci przez konsumentów III rzędu, a łącznie po obumarciu przez saprofagi. Destruenci przekształcają część materii w związki nieorganiczne dostępne producentom, część zaś magazynują w tkankach i mogą zostać zjedzeni przez konsumentów. W obu tych przypadkach materia ponownie wraca do obiegu.
Dla większości ekosystemów - podstawowym źródłem energii jest promieniowanie słoneczne. Pochłonięte przez producentów, zamienione jest na energię wiązań chemicznych związków organicznych tworzących biomasę. Rośliny zużywają część związanej energii na własny metabolizm i produkcje nasion, część rozprasza się w postaci ciepła, a tylko niewielki procent (10)przechodzi na wyższy poziom troficzny do konsumentów. Na każdym kolejnym poziomie konsumenckim spora część tej energii jest rozpraszana w procesach metabolicznych i rozrodczych zazwyczaj w postaci ciepła. Ostatecznie cała zaabsorbowana przez producentów energia rozchodzi się, a bez ciepłego dopływu nowy ekosystem przestałby funkcjonować. Zatem pod względem energetycznym ekosystem, podobnie jak pojedynczy organizm, jest układem otwartym.
Parki narodowe - będące najwyższą formą ochrony obszarów o największych, jak też naukowych, kulturowych, historycznych i edukacyjnych na obszarze parku ochronie podlega cała przyroda.
Rezerwaty - to odrębna forma ochrona przyrody, tworzona dla celowej ochrony jakiegoś konkretnego elementu środowiska.
Pomniki przyrody - jakiś pojedynczy obiekt, cenny z naukowego, kulturowego punktu widzenia
Ochrona gatunkowa - w przypadku gatunków rzadkich, ginących, a niekiedy też pożytecznych dla człowieka, ochroną objęte są wszystkie osobniki na obszarze całego państwa.
Parki krajobrazowe - obszary wydzielone i objęte ochroną, podobnie jak parki narodowe, z powodu szczególnych wartości przyrodniczych i kulturowych częściej na obszarach leśnych.
Ewolucja biologiczna - jest to długotrwały, stopniowy proces zachodzący wśród organizmów żywych, mających na celu przystosowanie organizmów do życia w zmiennych warunkach środowiskowych. Ten proces zachodzi na zasadzie doboru naturalnego i selekcji naturalnych.
Dobór naturalny - polega na przeżywaniu osobników najlepiej przystosowanych do życia w danych warunkach środowiskowych.
Selekcja naturalna - to eliminowanie osobników nie przystosowanych do życia w danych warunkach środowiskowych.
5