PRIPREMNA NASTAVA IZ BIOLOGIJE ZA MEDICINSKI FAKULTET U BEOGRADU
19.1.2013. Skinuti nastavni program (biologija_nastavni_program_prijemni.pdf) sa sajta: http://ebookbrowse.com/biologija-nastavni-program-prijemni-pdf-d224353067 Predavač: Biljana Jekić http://rs.linkedin.com/pub/biljana-jekic/33/190/135 Zadaci koji će biti na prijemnom će biti vezani isključivo iz KNJIGA, jer se u zbirci pojavljuju neke stvari koje ne trebaju. Ove godine biće teži zadaci iz MOLEKULARNE, NASLEĐIVANJA, POPULACIONE GENETIKE i GAMETOGENEZE!
I BIOLOGIJA ĆELIJE (CITOLOGIJA) Mlada nauka. Robert Huk Levenhuk Teodor Švan Mikroskop
– 1665. dao naziv ĆELIJA (posmatrao plutu) – 1685. opisao ćelijske organizme 1695. uočio bakterije – 1843. ćelijska teorija - 1931. pojava elektronskog - Hemijski sastav ćelije -
Biogeni elementi: C, O (u živom i neživom), H, N + fosfor, sumpor, kalcijum, magnezijum, kalijum, natrijum, silicijum, gvožđe. Neorganska jedinjenja – voda 70% težine ćelije; rastvarač Organska jedinjenja: 1. proteini 2. saharidi 3. lipidi 4. nukleinske kiseline
1. Saharidi C, H, O Dele na monosaharide, di, oligo i poli. Mono: sastoji od jednog prstena (trioze, tetroze, pentoze – fruktoza, heksoze - glukoza) Di: sastoji od dva. fruktoza + glukoza = saharoza glukoza + glukoza = maltoza
1
Oligo: Poli:
3 do nekoliko desetina monosaharida celuloza – samo u biljkama, deo ćelijskog sastava zida biljaka glikogen – izvor energije u životinjskoj ćeliji (razgranat niz glukoze) skrob – izvor E u biljnoj ćeliji
2. Lipidi C, H, O Dele na: 1. fosfolipide – učestvuju u izgrađivanju ih hidrofilni deo (glava), tj. izmenjen (rep), tj. masne kiseline. 2. steroide – najvažniji holesterol – učestvuje u za građu steroidnih hormona 3. masti – glicerol i tri masne kiseline
ćelijskih membrana. Čine glicerol i hidrofobni deo građi membrana, bitan je
3. Proteini Proteini su polimeri amino-kiselina. Peptidna veza se stvara između amino grupe jedne amino-kiseline i karboksilne grupe druge amino-kiseline. Polipeptidi su polimeri amino-kiselina i nisu isto što i protein! Struktura proteina može biti: 1. primarna – broj i redosled amino-kiselina 2. sekundarna – primarna struktura organizovana u prostoru u obliku α-heliksa (zavojnice) i β-ploče. 3. tercijarna – globularni (loptice) i fibrilarni (niti) protein (pr. mioglobulin i kolagen) 4. kvaternarna – raspored proteina sa uređenom tercijarnom strukturom. Uloge proteina: 1. strukturna – strukturni (gradivni) proteini 2. enzimi Proteini su realizacije nasledne informacije! Enzimi Su biokatalizatori, snižavaju E aktivacije hemijskih reakcija – ubrzavaju reakcije, a pritom se sami ne menjaju. Imaju specifične supstrate. Od odgovarajućih molekula (REAKTANATA) dobijaju se SUPSTRATI. 1 enzim – 1 supstrat. Imaju specifično aktivno mesto na koje se nagrađuje supstrat! Menja se ono što ulazi u reakciju.
4. Nukleinske kiseline Nukleinske kiseline su polimeri monomera nukleotida. Čine ih: 1. DNK – nosioci nasledne informacije svih živih organizama (sem nekih virusa). Čine ga 2 polinukleotidna lanca. 2. RNK – prvi nivo realizacije nasledne baze (rRNK, iRNK, tRNK)
Građa nukleotida
2
Nukleotid takođe može da se nazove NUKLEOZID-MONOFOSFAT. Šećer + baza = NUKLEOZID. DNK Ima više nivoa organizacije. Azotne baze: 1. purinske – imaju dva prstena (adenin, guanin) 2. pirimidinske – jedan prsten (citozin, timin – a kod RNK uracil) Deoksiribonukleotidi – ima 4 različitih!! Pr. davanja imena: deoksicitimin dCMP ili citozin-deoksiriboza-fosfat. * Šta je ATP? a) adenin + DEOKSIriboza – da je deoksi pisalo bi dATP, tako da nije b) adenozin-3-fosfat (adenin+riboza) c) .... Polinukleotidi su polimeri nukleotida. Između nukleotida stvaraju se fosfodiestarske veze – formiraju između hidroksilne grupe na C-3 atomu jednog nukleotida i fosfatne grupa na C-5 atomu na drugom nukleotidu! DNK su dvolančani, povezani vodoničnim vezama. Međusobno komplementarni i antiparalelni (slobodna fosfatna grupa 5’-3’). Komplementarne baze: G≡C A=T (U kod RNK) Učestalost jednog nukleotida može se izračunati zastupljenost ostalih: A=15% onda T=15% A+T+G+C=100% G+C=70% G=35% onda i C=35% Temperatura denaturacije – raskidanje vodoničnih veza. Kada se raskine više GC parova temperatura denaturacije raste, a više AT parova, temperatura denaturacije opada! Najveća je kod DNK!!
RNK Umesto šećera deoksiriboze, nalazi se šećer riboza i umesto timina uracil. Deli se na: 1. iRNK (informaciona RNK) – nosi informacije za sintezu. Strukturni geni ugrađivaće se u polipeptidne lance aminokiselina. KODON – triplet na iRNK, predstavlja šifru za jednu aminokiselinu. Niz kodona šifruje polipeptidni lanac. 2. rRNK (ribozomalna) – učestvuje u građi ribozoma (ribozomi NISU organele!). 3. tRNK (transportna) – liči na detelinu. Uloga: prenošenje amino-kiselina od citoplazme do ribozoma. Prepoznaju kodone na iRNK – ANTIKODON. Ribozomi nastaju spajanjem dve subjedinice u toku TRANSLACIJE.
3
ATP Adenosine-3-phosphate sintetiše se u mitohondrijama. ATP je ribonukleotid! Služi za davanje energije tako što se jedna fosfatna grupa otkine i nastaje ADP. Posle se on vraća u mitohondriju i prelazi u ATP.
I PROKARIOTI Prokariotske ćel. prisutne su samo kod bakterija! Poseduju: 1. kapsulu – omotač 2. bakterijski zid 3. plazminu membranu 4. NUKLEOID – deo citoplazme u kojoj se nalazi DNK 5. ribozome, enzime Nema membranskih organela! Deli se prostom deobom: 30 min. DNK je dvolančana, ali prstenasti(cirkularni) molekul i ovojan (nije povezan sa proteinima.
II EUKARIOTI Javlja kod jednoćelijskih i višećelijskih organizama. Dele se na: BILJNE i ŽIVOTINJSKE Sličnosti: jedro u centru, DNK molekul je linearan i nalazi se u NUKLEOLUSU, u citoplazmi se nalaze organele – delovi citoplazme okruženi membranom. Razlike: biljne poseduju VAKUOLU, BILJNI (ćelijski) ZID i PLASTIDE.
1. PLAZMINA MEMBRANA Plazminu membranu čini lipidni dvosloj i sve membrane imaju ovakvu FLUIDNO-MOZAIČNU građu (komponente nisu povezane međusobno, stalno se kreću; u dvosloj su uronjeni proteini, dok su za nju i za proteine zakačeni saharidi). Semipermeabilna je (polupropustljiva). Uloge: transportna, enzimska aktivnost (prenosi signale), međućelijsko povezivanje, ćelijsko prepoznavanje.
Transport
4
Može biti: 1. PASIVNI – ne zahteva utrošak energije. Materije se kreću iz mesta veće koncentracije ka mestu manje koncentracije. a) PROSTA DIFUZIJA – kretanje GASOVA. Pri ovom transportu nije potreban posrednik. b) OLAKŠANA DIFUZIJA – kretanje JONA kroz transmembranske pore. c) OSMOZA – kretanje VODE kroz polupropustljivu membranu iz rastvora sa manjom u rastvor sa većom koncentracijom RASTVORENIH SUPSTANCI. 2. AKTIVNI – suprotna pasivnom, zahteva utrošak energije koju obezbeđuje ATP. Ovo je posredovan transport i ide u pravcu gradijenta. Ćelija u mirovanju potroši trećinu ATP-a. a) Na+,K+-pumpa – stalno ubacuje K, a izbacuje Na (troši E). Na je mnogo više van ćelije, K je mnogo više u ćeliji. Transmembranski potencijal postoji na svim membranama. b) pumpe na lizozomima – za kiseli pH 3. UČEŠĆE MEMBRANE – služi za unos i izbacivanje makromolekula(proteini, polisaharidi, polinukleotidi, bakterije) pri čemu se obrazuju VEZIKULE. Deli se na: a) ENDOCITOZU – unošenje. Može biti: PINOCITOZA – unos rastvora FAGOCITOZA – unos bakterije POSREDOVANA RECEPTOROM - vrši se prepoznavanjem određenog molekula i formiranjem vezikula koja u unutrašnjost ćelije propušta samo te molekule. b) EGZOCITOZU – izbacivanje
2. RIBOZOMI Nisu organele! Poliribozom – više ribozoma na jednoj iRNK (1 ribozom započinje sintezu, pa se odmakne od iRNK, onda prvo dolazi mala subjedinica, pa velika). Svi zajedno prave identičan protein. Mogu da se nalaze slobodni ili vezani za membrane ER-a (endoplazmatičnog retikuluma) i JEDRA. Ribozoma takođe ima i u MITOHONDRIJAMA. Samo u toku TRANSLACIJE postoje POLIRIBOZOMI.
3. E.R. Organela od membrane, gradi cisterne. Deli se na: 1. GRANULIRANI – paralelne cisterne; ribozomi koji se nalaze na njegovoj površini sintetišu proteine! Povezan je sa spoljašnjom membranom jedra; u REPLIKACIJI dolazi do širenja jedra. 2. GLATKI – razgranate cisterne, nema ribozome 3. PRELAZNI Sam E.R. NEMA ULOGU U SINTEZI! Spoljašnja membrana jedra ima ribozome. Kada se formira POLIZOM/POLIRIBOZOM proteini imaju SIGNALNE SEKVENCE pomoću kojih se prepoznaje poseban receptor na granuliranom E.R. i tada nastaje protein. Polizom je zatim dovučen na granul. E.R. i protein ULAZI U CISTERNE! Protein se zatim obrađuje i sazreva u E.R. (tako da on sam nema nikakve veze sa sintezom).
4. GOLDŽIJEV APARAT Je glavni usmeravač kretanja makromolekula u ćeliji. Određuje gde će biti poslati. Liči na „niz naslaganih tanjira“ koje čine slepljene membranske vezikule. Postoje dve strane – CIS (unutrašnja) i TRANS (spoljašnja) strana. Transportne vezikule stižu na cis-stranu, spajaju se sa membranama Goldžijevog aparata, vrši se obrada i sortiranje makromolekula. Sa trans-strane odvajaju se vezikule koje nose makromolekule i imaju svoje receptore. Struktura: membranska vezikula = SAKULA i nisu povezane! Više sakula čini DIKTIOSOM. Prenosna i sekretorna vezikula donose i odnose makromolekule. Goldžijev aparat je izgrađen iz JEDNE membrane!
5. LIZOZOMI Membrana je poreklom od membrane Goldžijevog aparata. Služe za unutarćelijsko varenje (razgradnju). Dele se na:
5
1. 2.
PRIMARNE – sadrži samo hidrolitičke enzime koji su kisele hidrolaze (pH=5) – ukoliko dođe do prskanja lizozoma, cela ćelija se NEĆE razložiti. SEKUNDARNE – to su primarni lizozomi udruženi sa vezikulom. U njima se vrši VARENJE.
6. PEROKSISOMI Stvaraju vodonik-peroksid. Uloga: produkcija toplote!
ORGANELE SA 2 MEMBRANE 1. MITOHONDRIJE Unutrašnja membrana pravi UVRATE (KRISTE) čime povećava površinu. Ima dosta PROTEINA koji su zaduženi za sintezu ATP-a (od ADP-a sintetišu ATP). Unutrašnjost = MATRIKS u kojem se nalazi DNK – koja liči na prokariotsku (kružna je i bez proteina) i RIBOZOMI (manji od onih u citoplazmi). U DNK su smešteni geni za sintezu proteina, ali ne svih (neke kodira i jedro) – zbog toga mitohondrija ne može da živi sama za sebe . Smatra se da je došlo do simbioze aerobne bakterije i anaerobnog pretka eukariota (ćelije). Jedan deo genoma bakterije prebačen je u ćeliju – mitohodnrija. Dokaz: kada je potrebna ćeliji, mitohondrija se deli PROSTOM DEOBOM!
2. VAKUOLE Biljne ćelije. Sadrže hidrolitičke enzime, veoma su velike.
3. PLASTIDI 1. HLOROPLASTI – u zelenim delovima, služe za fotosintezu 2. HROMOPLASTI – u cvetu 3. AMILOPLASTI – u korenu Svi imaju jako sličnu građu. Od unutrašnje membrane su se odvojili delovi – TILAKOIDI STROME i GRANUMA (paralelni). Velike konc. enzima. Nalaze pigmenti. Citoskelet = STROMA.
4. CITOSKELET Omogućava da ćelije imaju svoj oblik i da se kreću. Kod prokariota NE POSTOJI! Izgrađen je od proteina: 1. AKTINSKI FILAMENTI – izgrađeni od GLOBULINA (fibrilarni protein). Dva aktinska filamenta čine AKTIN. 2. MIKROTUBULE – šuplje cevčice, napravljene od TUBULINA. Učestvuju u građi centriola, bičeva, treplji... CENTRIOL – čine 9 mikrotubula. 2 centriole = CENTROSOM. Niti se sastoje od mikrotubula. 3. PRELAZNI FILAMENTI 4. MIOZIN
5. JEDRO (NUCLEUS = JEZGRO) U njemu nalazi DNK. Spoljna membrana ima PORE kojima komunicira sa citoplazmom. Između dve membrane nalazi se PERINUKLEARNI PROSTOR. * Šta ulazi, a šta izlazi iz jedra? Ulaze različiti joni i proteini neophodni za procese transkripcije i replikacije, a izlaze tRNK, iRNK, subjedinice ribozoma.
HROMATIN = DNK sa proteinima: 1. EUHROMATIN – svetliji; može da postane heterohromatin; aktivan je. 2. HETEROHROMATIN – (kompaktniji) tamniji – intenzivnije obojen, DNK jače upakovan sa proteinom. DNK NIJE transkriptno aktivna! Kada je kondenzovan, nije aktivan u transkripciji.
6
NUKLEOLUS = jedarce, mesto gde se sintetiše rRNK! NIJE ORGANELA! rRNK se seckaju duž DNK i dodaju im se proteini, pa se to vidi kao „tamna fleka“. NUKLEOPLAZMA = sadržaj jedra.
6. VANĆELIJSKI MATRIKS Membrana je asimetrična. Glikoproteini. Protoglikani. Biljke posle ćel. membrane imaju ćelijski zid (šećer, celuloza). Između dve ćelije nalazi se SREDIŠNJA LAMELA. Ćel. zid komunicira preko PLAZMODEZME.
7
26.1.2013. TIPOVI ĆELIJA I ORGANELE Prof. Momčilo Ristanović – Genetika Pitanje sigurno iz ćelijskih deoba (mitoza, mejoza...) Radićemo pitanja preko video bima, pa ćemo posle imati simulaciju prijemnog. Kada budemo učil, ne trebaju brojevi... potrebni su termini, ono u plavom sa strane, sa slika... Sledeće nedelje diskusija. Citologija: 6 bodova. Embriologija: 6 bodova. Genetika: 6 bodova Molekularna: 4 bodova Sistemi organa: 6 bodova Razlikujemo prokariotsku i eukariotsku ćeliju. Eukariotska ima membranu jedra – nasledni materijal je otvoren , a u prokariotskoj je zatvoren, kružni – NUKLEOPLAZMA. U našem organizmu postoje organizmi koji liče na bakterije – MITOHONDRIJA. Prokariotske: imaju jedan cirkularni hromozom, nije obmotan proteinima. Eukarioti: DNK je umotana sa proteinima. Do 5% gena je aktivno kod eukariota, a kod prokariota oko 90%. Prokariotska ćelija: Ima jedan cirkularni hromozom. DNK je slobodna u citoplazmi, nalaze se ribozomi – služe u sintezi proteina. DNK (niz baza određuje šta će da se stvori) – RNK (upustvo koja prepisuje deo sa DNK) – protein. Ako je ćeliji potrebno više proteina, okupiće više ribozoma. Koliko postoji ribozoma, toliko postoji i proteina. Ćelijski zid, kapsula... Modrozelene alge – bakterije. Eukariotska ćelija: sva druga živa bića osim bakterija i modrozelenih algi su eukarioti. Membrana jedra je dvostruka. Osim jedra kao centralne organele u kojem se nalazi skladišteni nasledni materijal (DNK) vidimo i druge organele – nukleolus (rRNK), ... Na spoljašnjoj membrani jedra – ribozomi. Uloga endoplazminog retikuluma – sinteza proteina za koju su zaduženi ribozomi. Goldžijev aparat – stvara složene molekule. Lizozomi – puni enzima. Mitohondrije – stvaraju ATP, u njima se nalazi isto kružna DNK kao i kod bakterija; imaju višestruki značaj. Pore na membrani jedra - *Šta prolazi kroz pore? Izlazi iRNK, ulaze proteini/enzimi koji nastaju na ribozomima (RNK polimeraza). Uloga jedra: stvara DNK i RNK . Sve ćelije imaju istu DNK, ali NE iste RNK i ne iste proteine. Raznovrsnost – zbog mutacija i rekombinacija. Ako se ćelija deli, vide se hromozomi (kada se nukleolus vidi), ako se ne vide, ćelija je u INTERFAZI. Granulirani retikulum – stvara PROTEINE , glatki – stvara LIPIDE.
8
Kod biljaka: Plazmodezme – kontakt dve biljne ćelije. Plastidi – imaju nukleinsku kiselinu; imaju dvostruku membranu. Biljno tkivo – ovalne ćelije. Receptori – delovi membrane preko kojih ćelija komunicira. Način kako hormoni funkcionišu – izluče, kreću putem krvotoka, dolaze u kontakt sa receptorom, aktivira gene u DNK te ćelije. Hormon rasta stimuliše sve ćelije u telu.
Ribozom Ima dve subjedinice. Kod prokariota i eukariota se razlikuju. Stalno su razdvojene osim kada se umetne iRNK i na njih dolaze tRNK. Kada naiđe stop kodon, prekida se transkripcija. Nalaze se na spoljašnjoj membrani jedra, slobodne u citoplazmi.... E.R. nalazi pored jedra.
Goldži aparat Organela koja prima ono što su ______ druge organele. Cis i trans strana.
Primarni i sekundarni lizozom Lizozom nastaje od Goldži aparata. Organela koja je ispunjena enzimima. Primarni – ima enzime. Sekundarni – imao kontakt sa virusom/česticom, imao dodira sa razlaganjem. Može da razlaže sopstvene ćelije – AUTOFAGIJA i neke strane – HETEROFAGIJA.
Mitohondrije Ima dvostruku membranu, vodi poreklo od bakterija, cirkularni hromozom, unutrašnja nema isti stepen propustljivosti kao spoljašnja. Matriks u unutrašnjosti. Dele se same za sebe. Cristae = nabor – da bi proces sinteze ATP-a bio intenzivniji.
Organele koje nastaju od drugih organela Peroksizom – nastaje od glatkog ER, ima jednu membranu Lizozom – nastaje od Goldži aparata.
Mikrotubule Služe za unutarćelijsko kretanje. Oformi se vreteno i kreće se ka tubulinima. Karakteristične su građe.
Nukleus = jedro Interfazno jedro – uočava se nasledni materijal, intenzivnije obojen na periferiji – HETEROHROMATIN, i svetliji – EUHROMATIN. Spirilizacija hromozoma – nestaje jedarce.
9
INTERFAZA: G1 period (rast) – jedna hromatida, postoji centromera ali ona tu predstavlja mesto gde će se odviti sinteza. S period (sinteza) – hromozom sa jednom hromatidom, dolazi do umnožavanja, udvajanja naslednog materijala. G2 tj. postsintetski - ima dve hromatide koje su spojene centromerom (primarno suženje). Mitosa: (naći animaciju) – od majke 2n dobijaju se 2n ćerke ćelije (isti broj hromozoma poreklom od oba roditelja). Ovako se dele i nezrele polne ćelije (germinativne ćelije)! Ćerke ćelije imaju po jednu hromatidu u polnim. Koliko ima jedan hromozom hromatida u G2 fazi? 2. A neposredno po završetku mitoze? 1. Deli se na: a) profaza – hromozomi se spiralizuju i uočavamo ih. Centrosom se deli na dve centriole. Membrana se raspada i centriole odlaze na polove. b) metafaza – obrazuje se deobno vreteno, hromozomi su uočljivi i stoje u ekvatorijalnoj ravni. c) anafaza – hromatide se razdvajaju i kreću ka polovima. Kinetohor. d) telofaza – formira se membrana, nukleolus i dolazi do deljenja citoplazme 5. Mejosa – vrši u gonadama. Mejosa jeste proces sazrevanja. Deli se na spermatogenezu i oogenezu. Spermatogeneza: Primordijalne germinativne (klicine) ćelije se dele mitosom. Faza rasta. Mejosa – primarna spermatocita/oocita. U prvoj deobi deli na dve ćerke ćelije – dve sekundarne spermatocite sa haploidnim brojem hromozoma (ako se ne smanji broj hromozoma, gamet neće biti diploidan). Ima 5 podfaza: znati u kojoj se dešava crossing-over (u PAHITENU)! Po završetku prve mejotičke deobe nastaju dve diploidne ćerke ćelije. U drugoj mejotičkoj deobi se razdvajaju hromatide i nastaje 4 haploidne ćelije (spermatide). Druga mejoza je EKVACIONA, a prva REDUKCIONA! Majka ćelija je diploidna i od jedne spermatocite dobijamo 4 haploidne spermatide koje procesom spermiogeneze nastaju spermatozoidi. Mesto događanja je testis. Oogeneza: Matična ćelija daje oogoniju (2n) , zatim primarna oocita ulazi u mejotičku deobu i daje dve različite ćelije: sekundarna oocita i primarno polarno telo. U drugoj mejotičkoj deobi nastaju 3 polarna tela i jedna funkcionalna ćelija (ootida). Ono što je značajno, ove ćelije nisu sve na istom mestu. Oogeneza počinje u majčinom stomaku i u stadijumu DIPLOTENU se nalaze jajne ćelije – DIKTIOTEN – diploten u oogenezi (nalaze primarne oocite) i ostaju tako do puberteta. Zatim dozrevanje započinje jedna mesečno oocita da ozreva ne do kraja, već do kraja prve mejotičke deobe (dobija se sekundarna oocita – trenutak oovulacije), zatim jajna ćelija prelazi u jajovod i ako nema spermatozoida nema završetka druge mejotičke deobe. Oogeneza se završava kada dođe do oplodnje!!! 2 perioda čekanja. U diplotenu mogu da se ne razdvoje, pa se u kasnijim godinama može javiti više novorođenčadi sa manama. Primarna oocita deli se na sekundranu oocitu, a ona na ootidu i polarna telašca. U dijakinezisu se razdvajaju homologi hromozomi. U zigotenu se spajaju ______________________ Kako se količina DNK menja od primarne oocite do ootide? Promeni se 4 puta (smanji). Količina DNK (broj hromatida)!! Hromozomi u ootidi su? Nereplikovani. Šta je zajedničko u gonadama? Polarno telo propada, nalazi se uz ćeliju. Metafaza 2 – iz grafovog folikula izlazi oocita i ulazi u jajovod i tu čeka spermatozoid. Ako ga nema, propada, ako ga ima, završava se metafaza 2. 1. 2. 3. 4.
Zašto je značajno da se desi crossing-over (rekombinacija)? Zbog raznovrsnosti– i da ne dođe do prenamnoženosti ili izumiranja. Postoji i anafazno razdvajanje - 2n2. Neuroni NE mogu da se dele, oni su u G0 fazi (faza mirovanja). Za neuron je isti broj hromozoma i hromatida! Ima nereplikovane hromozome. Crvena krvna zrnca nemaju jedro – broj hromozoma je 0. G0 faza je za ostale ćelije privremen. Nukleolus, hromatin – heterohromatin neaktivan.
10
Šta čini naslednu osnovu? DNK (prikazuje se u sekundarnoj sturkturi). Jedan polinukleotidni niz se povezuje sa drugim vodoničnim vezama. A=T C≡G Zagrevati ih ako želimo da raskinemo vodonične veze – DENATURACIJA (obrnuto RENATURACIJA). U okviru jedno polinukleotidnog lanca – FOSFODIESTARSKE VEZE (kiselina – fosforna i alkohola – šećera), jake veze. NUKLEAZA seče fosfodiestarske veze. Pri replikaciji (S faza) se raskida veza, DNK POLIMERAZA ulazi kroz jedrove pore i dodaje komplementarne nukleotide. Molekul DNK – postoje sve veze! ** (fosfo i vodonične) Odnos AT parova u odnosu GC varira. U ćeliji, da li ima više A ili T? Ima više adenina (zbog RNK, jer se i tu javlja). Kod ćelija – termin i to je to, dok kod DNK mora da se razmišlja. DNK je upakovana sa histonima = NUKLEOZOM DNK je elektro-negativna! Hromozom sa dve hromatide – METAFAZNI hromozom. Pitanja sa hromozomima i hromatidama – naučiti dobro faze. Kariotip – humani, 46, xy; 46,xx (44 autozomi + 2 polna hromozoma). Homologi hromozomi – parovi hromozoma; hromozomi istog oblika i veličine, jedan vodi poreklo od oca, drugi od majke. Polni hromozomi imaju iste genske lokuse, iste vrste gena. Hrom. 1 – RH krvna grupa; 21 (najmanji) – Daunov sindrom Heterologi hromozomi – imaju različite vrste gena. Pri formiranju gameta, homologi hromozomi moraju da se spoje precizno – diferenciraju i razmenjuju delove – CROSSINGOVER.
11
2.2.2013. BAKTERIJE i VIRUSI Bakterije Odlike bakterija: najstariji živi organizmi na Zemlji najveća grupa organizama male dimenzije (mikroni) kosmopolite jednoćelijski organizmi – najčešće kolonije – ređe Godine, brojevi i imena nisu najbitnija. Bakterije nemaju jedro, ali imaju naslednu osnovu koja je slična. Haploidna DNK. Ima ribozome, kapsulu. Konjugacija – kontakt dvebakterije (razmnožavanje.). Dele se prostom fisionom deobom. Svako živo biće koje se rodi biva kontaminirano bakterijama. Infekcija – stanje kada bakterija pređe u druge organe. Bakterije koje se razmnožavaju na 100 stepeni – umnožavanje bakterije, umnožavanje DNK – enzim DNK-polimeraza. Kako može enzim da radi na 100 stepeni? Termofilne bakterije – DNK-polimeraza je termostabilna, može da radi na višim temperaturama. Podela bakterija: prema obliku – koke, bacili, streptokoke (streptos = lanac), stafilo= grozd. Antibiotici – sprečavaju transkripciju, translaciju ili replikaciju bakterija. Binarna deoba (isto što i prosta deoba). Gram (danski lekar) – podelio prema načinu bojenja na: (veoma se brzo dobijaju rezultati) 1. gram pozitivne - koke 2. gram negativne Antraks – bacil (gram +). Tuberkuloza – najpoznatiji bacil. Leukociti se nalaze. Hlamidija – čest uzrok steriliteta. Modrozelene alge su bakterije. Odnos prema kiseoniku: 1. aerobni 2. anaerobni – clostridijum perfrigens većinom striktni anaerobni, tetanus (grč). Zarđali predmeti (ekseri) – stanište anaerobnih bakterija. Clostridijum botulinum. 3. fakultativni anaerobi Kada bakterija nema dobre uslove (nema hrane i toplote) – stvaraju SPORE koje preživljavaju sve uslove. Razmnožavanje je posle veoma kratko. Oformi se membrana oko nasledne osnove... Hranjenje bakterija: 1. metanogene bakterije 2. halofitne bakterije 3. termo-acidofilne Uzročnici su mnogih infekcija (spiroheta, stafilokok, azotofiksatori – elementarni azot). Bolesti: svaka koja je napisana u knjizi treba da se zna.
12
Virusi Poseduju nukleinska kiselinu, DNK ili RNK, proteinski omotač oko nje (kapsid). Nasledna osnova može biti dvolančana/jednolančana DNK/RNK: jednolančana RNK – poliovirus jednolančana DNK – parvovirus dvolančana ________________________ DNK virusi – poxvirus, herpes virus, adenovirus, parvovirus RNK virusi imaju još jedan omotač (virus influence, rotavirus, rabies virus, corona virus, HIV, poliovirus, virus encefalitis, mumps virus. Proteini – KAPSID. Virus ima ulogu razmnožavanja i samo toga (umnožavanje nukleinske kiseline). Ne mogu se videti običnim svetlosnim mikroskopom, već samo elektronskim. Ulazak faga u bakteriju – bakterija kontaminirana virusom (neće ući na bilo koje mesto). Opšti princip reproduktivnog ciklusa virusa DNK virusa se sa jedne strane replikuje, a sa druge vrši transkripcija – i translacijom se pretvaraju u proteine. Kada se stvori dovoljno virusa, ćelija se raspadne. ( VIRALNA DNK – REPLIKACIJA / TRANSKRIPCIJA - KOPIJE VIRALNE DNK / (RNK – TRANSLACIJA – PROTEINI KAPSIDA) – PAKOVANJE VIRUSA) Reproduktivni ciklus virusa sa omotačem - RNK – REPLIKACIJA/ TRANSKRIPCIJA – KOPIJE GENOMA / ER, iRNK RNK VIRUSI – moraju prvo da stvore DNK pa onda da prave iRNK, rRNK... da bi se vršila sinteza proteina. Razmnožavanje virusa: 1. litički ciklus –ulazak viralne DNK u domaćina. Dolazi do infekcije, umnožavanje DNK virusa i razmnožava se (kopira) 2. lizogeni ciklus – inhibiše u genom domaćina i ćelija se razmnožava kao svaka druga normalna. LIZOGENI će pre ili kasnije preći u LITIČKI (posle 15,20 deoba ili mnogo sporije). Razlika između RNK i DNK – omotač i RNK se ne duplira već se stvara DNK preko enzima REVERZNA TRANSKRIPTAZA. Kod HIV-a : .....RNK – DNK – ulazi u jedro domaćina (transkripcijom stvara RNK) – i stvaraju novi virusi. Herpes simplex virus HPV infekcija – na koži. HPV karcinom usne, grlića materice.
1. Pentoze su: a) monosaharidi b) disaharidi c) pentasaharidi d) polisaharidi 2. Glikogen je: (nalazi u jetri i mišićima) a) disaharid b) oligosaharid c) polimer saharoze d) polimer glukoze 3. Sekundarna struktura proteina: a) se odnosi na broj i redosled aminokiselina u polipeptidnom lancu (PRIMARNA STRUKTURA) b) je određena poeptidnim vezama c) može biti alfa heliks ili beta ploča d) je prisutna samo kod nekih polipeptida (KVATERNARNA STRUKUTURA)
4. Nukleinske kiseline: a) su nukleotidi b) su uvek dvolančani molekuli c) imaju amino i karboksilni kraj d) su makromolekuli 5. Molekul ATP-a je: a) deoksiribonukleotid b) ribonukleozid monofosfat c) ribonukleotid d) deoksiribonukleotid trifosfat 6. Jedro je: a) organela sa jednom membranom b) prisutno kod svih ćelijskih organizama c) uvek prisutno u ćelijama eukariota d) nijedan odgovor nije tačan 7. Prokariotske ćelije sadrže: a) ribozome, jedro i kapsulu b) ribozome, nuleoid i kapsulu c) ribozome, jedro i ćelijsku membranu
13
d) ribozome bakterijski zid i jedro 8. Ćelijska meembrana je izgrađena od: a) dva sloja fosfolipida b) dva sloaj bilo kojih lipida c) jedgno sloja d) 9. U pasivnom transportu: a) se trođši energija i materije idu niz gradijent koncentracije b) se troši energija i materije idu uz gradijent koncentracije c) se ne troši energija i materije idu niz gradijent koncentracije d) se ne troši energija i materije idu uz gradijent koncentracije 10 Proces kojim ćelija uzima tečnost iz spoljašnje sredine je: a) pinocitoza b) fagocitoza c) egzocitoza d) hidrocitoza 11. Sinteza proteina se vrši: a) u granuliranom ER b) u glatko ER c) u Goldži aparatu d) nema tačnog odgovora 12. Cis strana Goldži aparata a) okrenuta je ka plazma membrani b) okrenuta je ka granuliranom ER c) služi za odvajanje sekretornih vezikula d) sadrži ribozome 13. Sekundarni lizozom: a) ne sadrži supstrat za varenje b) nastaje od membrane ER c) ima kiseo pH d) poseduje dve membra 14. Vakuole: a) poseduju tonoplast b) učestvuju u varenju hrane c) prisutne su samo kod biljnih ćelija d) tačno je sve navedeno 15. Jedarce: a) ne poseduje membranu b) sadrži ribonukleinske kiseline c) sadrži deoksiribonukleinske kiseline d) tačno je sve navedeno 16. Euhromatin: a) je taman i kondenzovan b) je svetao i disperzan c) je lociran uglavnom uz unutrašnju jedarnu membranu d) ima stalan raspored u jedru 17. Prokariotska ćelija ima: a) ćelijski zid nukleus, ribozome i mitohondrije b) ćelijski zid, nukleus i ribozome c) ćelijski zid, nukleoid i ribozome d) ćelijski zid, nukleoid, ribozome i mitohondrije 18. Molekuli DNK u ćeliji se nalaze u : a) peroksizomima b) Goldži kompleksu c) mitohondrijama
d) svim navedenim organelama 19. rRNK se nalazi u : a) citoplazmi b) na endoplazmatičnom retikulumu c) nukleolususu d) lizozomu 20. Subjedinice ribozoma su međusobno povezan: a) samo u toku sinteze belančevina 21. Zaokružćite tačnu rečenicu: a) Mitohondrije sadrže molekule DNK. b) U Goldži aparatu se vrši obrada mnogih molekula. c) Lizozomi vrše razlaganje pojedinih organela. d) Sve rečenice su tačne. 22. Enzimi lizozoma su: a) RNK polimeraze b) nukleaze c) DNK polimeraze d) reverzne transkriptaze 23. Zaokružite tačnu rečenicu: a) Mitohondrije sadrže molekule 25. Podela organizama na prokariote i eukariote izvršena je na osnovu: STEPENA SLOŽENOSTI GRAĐE 26. Prokariotsku ćeliju imaju: b) bakterije i virusi c) virsui, bakterije i neke praživotinje d) modrozelene alge i bakterije e) modrozelene alge i virusi 27. Nasledni materijal eukariota je koncentrisan u delu ćelije koji se naziva: a) nukleolus b) nukleus c) nukleoid d) genom 28. Omotač jedra se može smatrati integralnim delom: a) ćelijske membrane (plazma membrane) b) Goldži aparata c) endoplazmatičnog retikuluma d) lizozoma 29. Molekuli DNK u ćeliji se nalaze u MITOHONDRIJAMA. 30. Tačno je: a) jedro i mitohondrije imaju dvostruku membranu b) ribozom ima jednu membranu c) hloroplasti nemaju DNK d) lizozomi nastaju od ER 31. Centriole su: a) cilindričnog oblika b) suženja na hromozomima c) organele neophodne za ishranu ćelije d) univerzalne organele 32. Proteini koji grade kompleks sa DNK su: a) histoni b) albumini c) globulini d) nijedan od navedenih 33. Homologi hromozomi: potiču jedan od oca jedan od majke, jednaki su po veličini, nose ista genska mesta, nose kvalitativno iste gene. HOMOZIGOT – na istom mestu. GENOM
14
34. Proteine kapsida virus sintetiše: a) od proteina ćelijske membrane b) na osnovu informcaije sadržane u DNK ćelije domaćina c) od proteina jedrove membrane d) na osnovu informacije sadržane u virusnoj DNK 35. Na/K pumpa je primer: a) olakšane difuzije b) aktivnog transporta c) osmoze d) egzocitoze 36. Virusi su izazivači: a) šarlaha b) tuberkuloze c) kolere d) nijedne od navedenih bolesti 37. Koju od navedenih bolesti izazivaju virusi? AIDS, grip, boginje, a tifus nije. 38. DNK je nasledni materijal: a) nekih bakterija b) nekih virusa c) svih virusa d) nekih biljaka 39. Cirkularno/kružni molekul DNKk se NE nalazi u: a) hloroplastima b) citoplazmi bakterija c) matrisku mitohondrija d) hromatinu 40.Molekul RNK se kopira: a) u jedru eukariota b) u jedru prokariota c) sintezom odgovarajuće DNK d) ništa navedeno nije tačno 41. Glikogen je rezerva šećeri kod čoveka. 42. Fosfolipidni molekul ima glavu koja je hidrofilna prema citoplazmi. 43. Ćelijski zid bakterija sadrži______ 44. Centromere su suženja na hromozomima. 45. Glavni deo deobnog vretena je tubulin. 46. Tilakoidni sistem postoji kod hloroplasta. 47. Autofagija je osobina lizozoma. 48. Netačna tvrdnja: Bakterije sadrže mitohondrije.
49. Postojanje preostalog tela povezano je sa ulogom: a) jedra b) ribozoma c) lizozoma d) peroksizoma 50. Razlaganje sopstvenih delova ćelije vrši se u primarnom lizozomu procesom autofagije. 51. Membrana jedra nestaje u: a) u interfazi b) u anafazi mitoze c) u profazi mitoze d) nijedan odgovor nije tačan. 52. Sinteza RNK se vrši u interfazi. 53. Nukelolus nestaje u profazi. 54. Sinteza proteina se vrši na granuliranom ER. 55.U sastav nukleotida ulaze sve (purinske ili pirimidinske baze, pentozni šećer, fosforna kiselina) 56. Uloga proteina je i gradivna, transportna, odbrambena. 57. Kroz jedrove pore NE prolaze: nukleaze 58. Nukleoplazma ispunjava: a) nukleolus b) nukleotid c) nukleozid d) nukleus 59. Nukleotidi se razlikuju po svemu (pirimidinima, purinima, šećerirma). 61. Ribonukleotidi se razlikuju po pirimidinima. 62. Deoksiribonukleotidi se razlikuju po purinima. 63. Nukleotidi su povezani vezama između svemu navedenom (azotnih baza, fosfata-I šećera, šećera I fosfata). 64. Broj različitih nukleotida je 8. 65. Broj različitih ribonukleotida je 4 66. Broj hromatida u nereplikovanom hromozomu je 1, au replikovanom 2. 67. Golim okom možemo videti jajnu ćeliju, nervnu ćeliju, ceo organizam, ali NE i bakteriju. 68. Svetlostnim mikroskopom možemo videti: jajnu ćeliju, bakteriju, nervnu ćeliju, ceo organizam.
15
9.2.2013. MORFOLOGIJA KIČMENJAKA II razred gimnazije prirodno-matematičkog smera
Maksimović – asistent na katedri za Humanu genetiku
16
Sledeći put se rade sistemi organa i biće kratki test! Sledeći put Klasifikacija životinja i Hordati na 41. str. i onda Sistemi organa. 34 – 52. str. Carstvo Animalia Višećelijski eukariotski organizmi – karakterističan heterotrofni način ishrane (gutaje i vare hranu). Mobilni oblici u potrazi za hranom. Gamete obrazuju u polnim žlezdama (gonadama). Nivoi organizacije: Ćelija – strukturna i funkcionlna jedinica građe svih živih bića. Ćelije su grupisane u tkiva. Tkiva – grupe ćelija istog embrionalnog porekla, u pogledu građe (morfološki) i u pogledu funckije diferencirane na isti način. Organi – sastoje od jednog ili više tkiva, imaju jedinstvenu, određenu i specifičnu funkciju. Organski aparati i sistemi organa – skup organa. Epitelsko tkivo – deo tankog creva (organ koji je deo sistema organa za varenje). Tkiva, vrste tkiva i njihove karakteristike Nauka koja se bavi proučavanjem tkiva – HISTOLOGIJA. U organizmu postoji 4 tipa tkiva: 1. EPITELSKO – sastoje iz kontinuiranog sloja zbijenih ćelija; pokrivaju sp. površinu tela (zaštitna uloga), oblažu unutrašnje šupljine organa i izvodnih kanala. U njih NE ZALAZE krvni sudovi! Hranu i O2 dobijaju od tkiva ispod njih. Podela: na JEDNOSLOJNI i VIŠESLOJNI epitel. * Jednoslojni: a) PLOČASTI – krvni kapilari, plluća... Vrši se razmena gasova i tečnosti (lakše kada je pljosnato). b) KOCKASTI – javljaju se u malim bubrežnim kanalima c) CILINDRIČAN – javlja u crevima, na površini postoje mikroresice/mikrovijuge koje povećavaju površinu ćelijske membrane (jer se vrši apsorpcija hranljivih materija u crevima). d) TREPLJASTI – javljaju u dušniku da bi sprečili ulazak mikroorganizama e) ČULNI – prima draži f) ŽLEZDANI – luče sluz, hormone, enzime... ** Višeslojni – oblaže početni deo crevnog kanala (usna duplja, jednjak). U osnovi – četvrtaste, što se ide u širinu, pljosnatije su. NEMA prostora među ovim ćelijama. 2. VEZIVNO – daju oblik organizmu. Povezuju, pružaju potporu. Učestvuju u odbrani od stranih tela i organizama. Čine ih: ćelije, međućelijska supstanca, vlakna u matriksu! ( i po ovome se razlikuju od epitelnih) a) VLAKNASTO/RASTRESITO vezivno tkivo – čelije su utopljene u osnovnu supstancu, nalaze se u supstanci kolagena i elastična vlakna. Nalazi se oko krvnih sudova, nerava i okružuje pojedine organe u našem organizmu. b) GUSTO vezivno tkivo – gusto sabijena vlakna (kolagena ili elastična). Formira tetive, ligamente i omotače oko skeletnih mišića. Šta povezuju tetive? Mišiće i kosti. A ligamenti? Dve kosti jednu sa drugom. c) MASNO tkivo – ćelije sa masnim kapljicama (ćelije adipociti). Oblaže unutrašnje organe, pridržava ih i štiti. Predstavlja termičku zaštitu. Kod odraslih se broj ADIPOCITA ne menja, stalan je broj, ali se menja veličina ćelije (tj. menjaju se masne kapljice) d) HRSKAVIČAVO tkivo – takođe je vezivno. Matriks je želatinazan, postoje i vlakna. Ćelije se nalaze u malim šupljinama (LAKUNAMA). NEMA krvnih sudova!! Hranljive materije dolaze iz okolnih tkiva kroz želatinozni matriks. Tipovi: hijalinska hrskavica – sadrži kolagena vlakna. Nalazi se u dušniku (da je nema cev bi se slepila), zglobovima i nosu. elastična hrskavica – elastična vlakna. Ima je u ušnoj školjci i grkljanu. e) KOŠTANO tkivo – postoji samo kod kičmenjaka! Soli kalcijuma i magnezijuma u međućelijskoj supstanci. Ćelije su smeštene u malim lakunama. Različito: krvni sudovi POSTOJE u tkivu (prodiru kroz kanaliće). Šta se nalazi na površini kosti? Pokosnica – vezivni omotač, koji omogućava rast i
3.
4.
zarastanje usled preloma. Šta se nalazi u šupljinama dugačkih kostiju? Koštana(kostna) srž – mesto gde se formira većina krvnih ćelija. Pruža skeletnu potporu telu. Zajedno sa mišićima omogućava kretanje. Štiti vitalne organe smeštene u lobanjskoj čauri i grudnoj duplji. Kostna srž je izvorište krvnih ćelija. Rezervoar jona kalcijuma i fosfora. f) krv – ćelije (broj i veličina se razlikuje!). Matriks je tečan – PLAZMA i nema VLAKANA! Crvena krvna zrnca – eritrociti (nemaju jedro), bela krvna zrnca – leukociti i krvne pločice – trombociti. Crvena krvna zrnca sadrže respiratorni pigment HEMOGLOBIN (kod kičmenjaka). Krv je crvene boje zbog Fe. Bela krvna zrnca imaju ulogu u odbrani organizma. Trombociti imaju ulogu u stvaranju krvnog ugruška i sprečavanju krvarenja. MIŠIĆNO – najčešće tkivo u telu životinja! Ćelije = mišićna vlakna i imaju karakterističan citoskelet = miofibrile (od aktina i miozina su građeni). Miofibrile sluće za grčenje i opružanje ćelije. Mišićna ćelija = mišićno vlakno! a) GLATKO – ćelije su vretenastog oblika, imaju samo JEDNO jedro. Omogućava spore kontrakcije. Javlja se u unutrašnjim organima (kod kičmenjaka) – u krvnim sudovim, crevima, polnim kanalima, mokr. bešika i pod kontrolom je AUTONOMNOG NERVNOG SISTEMA. Ovo je najčešće mišično tkivo kod BESKIČMENJAKA! Mišići ne služe samo za kretanje , već i za varenje, izlučivanje, kretanje O2 kroz organizam... b) POPREČNO-PRUGASTO – cilindričnog su oblika, veoma duge (čak do 4cm kod čoveka), imaju veliki broj jedara! Primećuju se svetle i tamne pruge. Kod kičmenjaka su uglavnom vezani za skelet i omogućavaju pomeranje i kretanje. BRŽE kontrakcije od glatkog mišićnog tkiva i na njih možemo da utičemo slobodnom voljom. c) SRČANO – samo u srcu kičmenjaka! Po obliku su sličnije glatkom. Imaju samo jedno jedro, među sobom su povezane nastavcima i kratke su ćelije. Kontrakcije suu AUTOMATSKE i pod uticajem su specijalnih ćelija u samom srcu. NERVNO – uloga je da prima informacije i da ih obrađuje i sprovodi u odgovarajuće delove tela (dovodi informacije u vezu, kombinuje ih i obezbeđuje adekvatan odgovor). Ćelije – NEURONI i to su visokospecijalizovane nervne ćelije. Ima telo ćelije u kojem se nalazi jedro i organele. Od tela polaze kraći nastavci DENDRITI koji dovode informacije do tela ćelije. Uvek samo jedan duži nastavak AKSON koji odvodi informaciju. Postoje i druge prateće potporne ćelije pored neurona koje neuronima obezbeđuju hranljive materije( pomažu neuronima), zovu se NEUROGLIJE i razgranate su. a) SENZITIVNI NEURONI – od čulnih ćelija primaju informaciju o promeni u sp. ili unutrašnjoj sredini b) INTERNEURONI - sprovode informacije do drugih nervnih ćelija c) MOTORNI – sprovode informaciju do organa koji reaguje na promenu (EFEKTORA) Osnovne životne funkcije
ishrana razmena gasova/disanje (respiracija), izbacivanje produkata metabolizma (ekskrecija) unutrašnji transport (hrane gasova, tečnosti) disperzija (lokomocija) odnosno kretanje potpora i zaštita koordinacija svih funkcija (nervna i endokrina) reprodukcija
Koža Ima zaštitnu ulogu, primanje nadražaja i izlučivanja. Kod nekih organizama koža ima ulogu disanja, ishrana, kretanje, održavanje temperature tela. Skeletni sistem Uloga: potporna, zaštitna – spoljašnji skelet (puževi , školjeke, rak, insekti), oblik tela – unutrašnji skelet (kosti kičmenjaka) i kretanje. Mišićni sistem
Uloga: potporna, daje čvrstinu, oblik telu, pokretanje, ishrana, varenje, disanje, kruženje telesnih tečnosti, izbacivanje polnih produkata. 1/3 do 1/2 mase tela (kod čoveka oko 1/2 mase!) Kod životinja sa mekim telom mišići se nalaze odmah ispod površine i obuhvataju celo telo – omogućavaju im kretanje. Kod životinja koje imaju spoljašnji ili unutrašnji skelet mišići su u snopovima pričvršćeni za skelet (kod spoljašnjeg skeleta, unutrašnji mišići, obrnuto kod unutrašnjeg skeleta) Čulni organi (sledeći put ćemo ih detaljnije raditi) Primaju DRAŽI i prevode ih u NADRAŽAJE i prenose ih nervnim ćelijama. Specijalizovani su za JEDNU VRSTU draži koje mogu biti: 1. mehaničke (taktilni – za čulo dodira, organi za ravnotežu, sluh) 2. svetlosne (oči) 3. termičke – nalaze se u hipotalamusu, nemamo posebne organe! 4. hemijske (mirisni organi, organi čula ukusa) Nervni sistem Prima informacije o promenama, kombinuje ih i povezuje i obezbeđuje adekvatan odgovor. Obezbeđuje FUNKCIONALNO JEDINSTVO ORGANIZMA KAO CELINE! Tipovi nervnog sistema: 1. MREŽAST ili difuzni – javlja kod DUPLJARA, nervne ćelije su raspoređene po celom telu i povezane nastavcima. Evolutivno je došlo do grupisanja nervnih ćelija – kod beskičmenjaka GLAVENE GANGLIJE a kod kičmenjaka MOZAK koji zajedno sa nervnim stablom čini CENTRALNI NERVNI SISTEM. Pored centralnog n.s. postoji i PERIFERNI NERVNI SISTEM – čine AKSONI – nastavci nervnih ćelija (grupisani u nerve) i retke nervne ćelije. 2. VRPČAST – nervne ćelije ravnomerno raspoređene duž stabla; formiraju vrpce 3. GANGLIANARAN – nervne ćelije formiraju pduž stabla (ganglije) 4. LESTVIČAST – ganglije se ponavljaju duž tela, unutar segmenata; povezane su uzdužnim i poprečnim vezama (ima oblik merdevina) 5. Naš tip (kod kičmenjaka) nervnog sistema naziva se CEVAST NERVNI SISTEM jer nervno stablo ima unutrašnju cev. Endokrini sistem Predstavlja sistem organa sa unutrašnjim lučenjem. Prokdukti se oslobađaju u krv. Deluje zajedno sa nervnim sistemom. Luče se HORMONI – produkt (odlaze u krv i do ciljnih organa). Sistem za varenje Najednostavniji organizam – dupljar (nema analni otvor). Usni otvor, crevni kanal, analni otvor (NEMERTINE su prvi organizmi kod kojih se javlja) i crevne žlezde (mogu naći u zidovima samoh creva ili kod organa koji imaju izvodne kanale u crevu) – može doći do specijalizacije pojedinih delova sistema. Sistem za disanje (detaljnije za dve, tri nedelje) Sistem koji nam omogućuje razmenu gasova sa spoljašnjom sredinom. Kod jednostavnih organizama i nekih vodozemaca vrši se preko površine tela. Kako će se razvijati, zavisi od okoline. Vodeni organizmi – ŠKRGE (vrlo razgranate). Kopnene i malobrojne vodene – PLUĆA (u unutrašnjosti tela) Neke kopnene životinje – TRAHEJE (cevčice koje dospevaju do svake ćelije) Transportni (cirkulacioni) sistem Može biti: 1. otvoren – kod jednostavnijih, tečnost se izliva u međućelijski prostor – HEMOLIMFA. 2. zatvoren – postoji posebna mreža krvnih sudova - krv, krvni sistem. Kod kičmenjaka i limfa, limfni sistem. Sistem za izlučivanje Izlučuju se samo supstance koje nastaju UNUTAR ĆELIJE. Moraju da prođu kroz ćelijsku membranu. Mogu ga činiti: 1. Protonefridije – razgranate cevčice sa zatvovrenim početnim delom.
2. 3.
Metanefridije – izuvijane cevčice sa početnim delom koji se otvara u telesnu duplju. Kod kičmenjaka – BUBREG. Malpigijeve cevčice – zatvoren početni deo, otvaraju se u crevo (kod skakavaca) Sistem za razmnožavanje
Može biti: 1. bespolno – prosta deoba, pupljenje, regeneracija 2. polno – postoje polni organi i u njima polne ćelije (gameti) Simetrija Organizme delimo po tipu simetrije. Suprotne strane tela se podudaraju (kao predmet i lik u ogledalu). Organizmi: 1. asimetrični - AMEBA 2. sferični 3. radijalno (petozračna) simetrični – obično cilindričnog oblika, može da se preseče 5 ravni i da dele telo na 2 jednaka tela. 4. bilateralno simetrični – kod nas, moguće je provući 3 ravni simetrije Segmentacija 1. spoljašnji sebmenti – kišna glista, rakovi 2. unutrašnji segmenti – ribe, odnosi se na segmentiranost unutrašnjih organa. Kod nas – kičmeni pršljenovi, rebra, neki mišići... Obrazovanje glavenog regiona – CEFALIZACIJA Heterotrofni organizmi, koji se kreću. Telesne duplje Najjednostavnije životinje: npr. kod sunđera – u unutrašnjosti sunđerasta masa postoji – PARENHIM, nalazi između spoljašnjeg i unutrašnjeg sloja ćelija. Kod većine životinja – telesne duplje obrazuju se između telesnog zida (EKTODERMA) i creva (ENDODERMA). Uloga: odvaja unutrašnje organe od površine, bolja fleksibilnost, bolje cirkulisanje tečnosti i raznošenje materija. Tipovi telesnih duplji: 1. PSEUDOCELOM – prestavlja ostatak blastuline duplje (primarne telesne duplje) 2. CELOM – SEKUNDARNA telesna duplja. Ima svoj epitel – PERITONEUM (spoljašnji uz telesni zid i unutrašnji uz crevo). Mi imamo sekundarnu telesnu duplju! Plućna maramica od kojih je ćelija napravljena?
23.2.2013. MORFOLOGIJA i SISTEMATIKA ŽIVOTINJA Carstvo životinja: 34 tipa (kola, filuma) 9 velikih tipova: (99,2% svih životinja) – skoro svi BESKIČMENJACI osim hordata 1. sunđeri – SAMO telo od 2 sloja ćelija (ektoderm i endoderm) i nemaju tkiva! 2. dupljari – kao i svi ostali telo od 3 sloja (+ mezoderm) i imaju tkiva! SAMO imaju radijalnu simetriju (zračnu simetriju) 3. pljosnati crvi – za sve naredne dvobočna (bilateralna) simetrija. Nemaju telesnu duplju, prostor ispunjava parenhim, PARENHIMATIČNE ŽIVOTINJE. 4. valjkasti crvi – svi naredni sa telesnom dupljom! PSEUDO-CELOM (ostatak blastocela) 5. mekušci – naredni svi imaju CELOM (sekundarna telesna duplja) – ima svoj epitel (PERITONEUM). Celomske protostomije – postoji šizocelno formiranje celoma. Od blastopora nastaje usni otvor. 6. prstenasti crvi - Celomske PROTOSTOMIJE – postoji šizocelno formiranje celoma. Od blastopora nastaje usni otvor. 7. zglavkari - Celomske protostomije – postoji šizocelno formiranje celoma. Od blastopora nastaje usni otvor. 8. bodljokošci – Celomske deuterostomije: od blastopora nastaje analni otvor, enterocelno formiranje celoma. 9. hordati – podgrupa KIČMENJACI. Celomske deuterostomije: od blastopora nastaje analni otvor, enterocelno formiranje celoma. Na osnovu čega je izvršena podela? Da li imaju dva ili tri sloja (ektoderm, endoderm), zatim po tipu simetrije (radijalna, bilateralna), da li imaju telesnu duplju i kakva je, kao i kako se telesna duplja formira (način formiranja telesne duplje, usnog i analnog otvora). Tipovi životinja: Imaju specifičan plan građe (MORFOTIP) – odlike svojstvene jednom tipu (npr. horda kod hordata) - odlike koje deli sa drugim tipovima (npr. bilateralna simetrija kod hordata) Nastanak: pre oko 530 miliona godina, tokom nekoliko desetina miliona godina
HORDATI HORDA – savitljiv osovinski potporni organ. U nekom periodu svog razvića ima hordu – spada pod hordate! (zeleno na slikama) 1. Plaštaši 2. Kopljaši 3. Kičmenjaci Glavne odlike: 1. horda 2. cevast nervni sistem 3. bočni prorezi ždrela 4. mišićavi repni region Ostalo: 1. troslojna gastrula (ektoderm, endoderm, mezoderm) 2. celomska duplja 3. bilateralna simetrija 4. cefalizacija – razvijanje glavenog regiona 5. unutrašnji skelet, poreklom od mezoderma 6. segmentacija nekih delova Horda – vrpca od izmenjenih epitelnih ćelija sa vakuolama + ovojnice od vezivnog tkiva. Vrlo je savitljiv hidroskeletni organ. Oko horde – ovojnica od vezivnog tkiva. Kopljaši: Imaju hordu tokom celog života! Plaštaši: Horda u repnom regionu (samo kod larve!!). Adultni oblici nemaju hordu! (već samo u stupnju larve) Kičmenjaci: Horda se zamenjuje kičemnicom tokom embrionalnog razvića.
PLAŠTAŠI – TUNICATA Ascidija – najbrojnija grupa Larva: Sve odlike hordata!! Horda se nalazi u repnom delu, imaju nervnu cev koja je proširena u prednjem delu. Čulni organi: „oči“, org. čula ravnoteže. Pokretni su organizmi. Međutim na adultnom stupnju gube sve odlike hordata. Plaštaš ili tunika: Zaštitni i potporni omotač sličan celulozi. Adult – odrasla jedinka, sesilni je organizam (pričvršćen za podlogu): pričvršena za podlogu kesasto ždrelo otvoren transportni sistem nervna cev se redukuje (ganglija i nervi) nema hordu i rep gubi se segmentacija filtracioni način ishrane hermafroditi – moguće i pupljenje
KOPLJAŠI – CEPHALOCHORDATA Pravi hordati, imaju sve osnovne odlike hordata. 1. Horda čitavom dužinom. 2. Proširenje nervne cevi nalik mozgu. 3. Zatvoren krvni (transportni) sistem! (slično kičmenjacima) 4. Spocijalizovani ekskretorni organi. 5. Odvojeni polovi za razliku od plaštaša. Gonade nemaje izvodne organe! 6. Spoljašnje oplođenje 7. Prolaze kroz stupanj larve ali ona NIJE pokretna (pluta na površini) 8. Imaju filtracioni način ishrane Nastanak hordata i kičmenjaka Prelaz je teško proučavati, nema tragova. Smatra se da su nastali od sesilnih grupa sličnih današnjim BODLJOKOŠCIMA sa lofoforom (izraštaji sa trepljama). Zamena lofofora ždrelom sa bočnim prorezima. Trepljasta larva – larav sa mišićavim repom (nastaju horda i nervna cev). Gubi se adultni sesilni stupanj – „slobodni hordat“ Ranije teorije (gledanja): Sličnost građe hordata i annulata (prstenasti crvi i zglavkari): metamerna (segmentna) organizacija Razlike: Annulati: skoro svi organski sistemi segmentisani, slični delovi tela Hordati: samo gornji delovi mezoderma segmentisani Annulati: nervna lestvica, donjeg (trbušnog) položaja Hordati: nervna cev, gornjeg (leđnog) položaja I kod jedne i druge isti geni utiču na razviće. Ti geni koji utiču na razviće – HOKS geni!! Filogenetski najbliži : BODLJOKOŠCI i HORDATI, a od hordata KIČMENJACI i ___________________ Novija gledanja:
Isti regulatorni geni kod beskičmenjaka i kičmenjaka. Orijentacija organa tokom embriogeneze u odnosu na donju i gornju stranu tela. Beskičmenjaci: nervni stablo, dole (trbušno) Kičmenjaci: nervna cev, gore (leđno) Gornja strana tela kičmenjaka i donja strana tela beskičmenjaka – HOMOLOGE Kičmenjaci nastali „izvrtanjem“ beskičmenjaka (19 vek). Ista genetička regulacija segmentacije tela kod kičmenjaka i annulata. HOX geni kontrolišu razviće kod različitih tipova životinja!
KIČMENJACI 1. 2.
3. 4. 5. 6.
Kolousti – AN-AMNIOTI Ribe – AN-AMNIOTI sa hrskavičavim skeletom sa koštanim skeletom Vodozemci – AN-AMNIOTI Gmizavci – AMNIOTI (postoji amniotski omotač) Ptice – AMNIOTI Sisari – AMNIOTI
Opšte odlike kičmenjaka: 1. lobanjska čaura 2. kičemnica od kičmenih pršljenova (nemaju neki KOLOUSTI!) 3. DELOVI – regioni tela: a) glaveni – najizraženija cefalizacija b) trupni – celomska duplja sa utrobnim organima. Gmizavci, ptice, sisari: napred: vratni deo (bez celoma) grudni i trbušni deo c) repni – bez celoma Unutrašnja segmentacija: trup i rep – segmenti muskulature, kičmenice, rebara, moždinskih nerava raspored proreza ždrela, skeletnih i mišićnih elemenata ždrela, nerava
Kloaka: granica između trupnog i repnog regiona; zadnji deo creva u koji se ulivaju izvodni kanali mokraćnog i polnog sistema. Odvaja TRUPNI i REPNI region.
KOŽA KIČMENJAKA: Uloga: 1. 2. 3. 4. 5. 6.
zaštita kontakt sa spoljnom sredinom komunikacija između jedinki održavanje oblika održavanje stalnosti unutrašnje sredine kod endotermnih organizama – TERMOREGULACIJA. Metabolički procesi – energija/toplota koja se oslobađa preko kože Koža se sastoji iz POKOŽICE (višeslojni epitel), KRZNA (vezivo) i POTKOŽNOG SLOJA (sličan krznu sa masnim ćelijama). 1. POKOŽICA: - kolousti i ribe: skoro čitava od živih slojeva(ćelija), samo na površini tanka kutikula - kopneni kičmenjaci: rožna supstanca, rožni sloj na površini (odbacuje se i zamenjuje novim!) Tvorevine kože od rožne supstance: rožne krljušti, kandže, papci, kopita, nokti, dlaka, perje. Keratin – ispunjava citoplazmu ćelije i stvara se rožna supstanca.
Epitelna tkiva nemaju krvne sudove! Sve se nalazi u krznu! 2. KRZNO: - znatno deblje - završni delovi krvnih i limfnih sudova, nervnih vlakana, čulni organi, mišićna vlakna, žlezde pokožice, skeletne tvorevine krzna - Kožne žlezde: (znojne, lojne, mlečne) kod svih kičmenjaka! izbacuju produkte na površinu jednoćelijske kožne žlezde kod kolousta i riba višećelijske kod kopnenih kičmenjaka - Kolousti, ribe vodozemci sisari: dobro razvijene - gmizavci, ptice: manje razvijene - Obojenost kože: pigmenti, refleksija (od krvnih sudova – ružičasta boja) uloga: zaštitna, upozoravajuća, prepoznavanje mužjaka i ženki
Čulni organi, integracioni sistemi i efektorni organi Integracija informacija: 1. NERVNI SISTEM: reguliše brze i složene aktivnosti; informacije prenose neuroni preko sinapsi, brzo i precizno. 2. ENDOKRINI SISTEM: reguliše aktivnosti dužeg trajanja – metabolizam, embrionalno razbiće, promet vode i minerala, rast, morfogeneza, varenje hrane. Prenosi informacije HORMONIMA – putem telesnih tečnosti (krvi) se raznose do ćelija; deluju na više organa, u dužem vremenskom periodu. pr. ubod na iglu Receptori u koži – završici senzitivnih neurona, informacija se prenosi njima do kičemne moždine. Interneuron prenosi informacija sa neurona i svojim aksonom prenosi informaciju na motorni neuron koji ostvaruje nervno-mišićnu sinapsu i dovodi do kontrakcije mišića! Veza između nervnog i endokrinog sistema – veza na nivou HIPOTALAMUSA i HIPOFIZE! (o hormonima sledeći put) Hipotalamus – neuro-endokrine ćelije – hormoni ulaze u krvotok na nivou hipofize koja sintetiše određen broj hormona (TSH, FSH, LH....)
ČULNI ORGANI Najednostavniji su NERVNI ZAVRŠECI – početni delovi senzotirnih neurona, nalaze u koži, mišićima, zglobovima, unutrašnjim organima, regauju na pritisak i temperaturu i omogućavaju doživljaj bola, gladi žeđi. Mogu biti SLOBODNI ili UČAURENI. Predstavljaju TAKTILNE ORGANE – na celoj površini kože (više ih ima na delovima prstiju), ima ih više na određenim delovima tela, tetivama, mišićima, zglobovima. Nervni završeci deluju i na promenu temperature – ORGANI ZA PRIJEM TERMIČKIH DRAŽI – na površini tela i u hipotalamusu. HEMIJSKA ČULA Pronalaženje hrane, plena, jedinki suprotnog pola, komunikacija, orijentacija u prostoru. Spadaju: 1. mirisni organi – detektuju hemijske materije udaljene od organizma 2. čulo ukusa – detektuju hemijske materije koje su u kontaktu sa telom, kontrola kvaliteta i ukusa hrane MIRISNI ORGANI
Kod čoveka smešteni su u krovu nosne šupljine i tu se nalazi mirisni epitel – sadrži čulne ćelije (olfaktorne cilije – nastavci koji primaju informacije) + potporne ćelije koje mogu da se diferenciraju u čulne ćelije. Postoje i žlezde – bitno je da površina uvek bude vlažna. 3 tipa: čulne, potporne i žlezdane! Od mirisnog epitela – mirisni nerv – odnosi informacije do delova u mozgu. Kod vodenih oranizama: dva otvora! ČULO UKUSA Smešteno na jeziku – PAPILE koje se sastoje iz čulnih kvržica. Jedna čulna kvržica ima čulne ćelije, potporne koje se diferenciraju u čulne kada treba i nervna vlakna koja odvode informacije do mozga. Mikrovili.
Organ bočne linije tela Kod vodenih organizama. Smešten u kanalu koji komunicira sa spoljašnjom sredinom Uloga: 1. otkrivanje promene u vodenoj sredini – brzina, pravac vode, plen, hidrostatički pritisak 2. kod većine organizma postoje elektroreceptorni organi – električna polja u vodi (za lociranje, komunikaciju)
Stato-akustički sistem: organ ravnoteže i slušni organ Čulo ravnoteže i sluha smešteno je u UNUTRAŠNJEM uhu: sistem kesastih proširenja i cevi. Pored njih nalazi se i PUŽ – kod amniota. Kopneni kičmenjaci imaju i SREDNJE UHO (BUBNA OPNA). Kod sisara – 3 slušne koščice + SPOLJAŠNJI slušnji kanal! Kod sisara: spoljašnje uho, spoljašnji slušni kanal, bubna opna i 3 slušne koščice (ČEKIĆ, NAKOVANJ, UZENGLIJA) – srednje uho! Unutrašnje uho – čulo ravnoteže i sluha – 3 polukružna kanala koji stoje pod pravim uglom, na kraju svakog – kesasto proširenje i drugi deo unutrašnjeg uha – PUŽ – kod čoveka 2,5 naboja. PUŽ (COCHLEA) – slušni epitel i kreće od njega nerv koji nosi informaciju do mozga.
ČULO VIDA Kod svih kičmenjaka – PARNE, bočne oči. Uloga: 1. viđenje spoljašnje sredine 2. razlikovanje trajanja dana i noći i intenziteta sunčeve svetlosti Kod nekih kičemnjaka – NEPARNE. Uloga: 1. razlikovanje trajanja dana i noći i intenziteta sunčeve svetlosti. Građa oka: 1. spoljašnji sloj – beonjača i rožnjača 2. središnji sloj – sudovnjača (bogata krvnim sudovima), cilijarno telo i dužica (sadrži pigmentne ćelije, u sredini se nalazi zenica koja može da se skuplja i širi) 3. unutrašnji sloj – mrežnjača – sadrži čulne ćelije (čulni epitel) – sadrži dva tipa čulnih ćelija: štapićaste i kupaste ćelije (značajne za viđenje boja). Nalaze se i nervne i potporne ćelije. Unutrašnjost ispunjava staklasto telo. Akomodacija oka – prilagođavanje oka (izoštravanje). Kod vodenih organizama – pomera se sočivo. Kopnenih – menja oblik sočiva (važni su cilijarni mišići)!!! Sposobnost viđenja boja: košljoribe, ptice, gmizavci, primati.
NERVNI SISTEM KIČMENJAKA CNS (Centralni nervni sistem) – MOZAK i KIČMENA MOŽDINA PNS (Periferni nervni sistem) – glaveni, kranijalni i moždinski nervi + autonomni – nervi i ganglije za inervaciju visceralnih organa.
MOZAK Sastoji iz 5 moždanih mehurova: 1. predni mozak (telencephalon) 2. srednji mozak (mesencephalon) 3. međumozak (diencephalon) 4. zadnji mozak (metencephalon) 5. završni mozak (myelencephalon) 4 moždane komore: prve 2 u prednjem mozgu, treća međumozak, 4. završni i zadnji mozak 2 moždane opne (ovojnice) – meninge: 1. spoljašnja paučinasta 2. sekundarna meka KIČMENA MOŽDINA U sredini – centralni kanal (cevast). Oko njega – siva masa (izgrađena od TELA neurona i ima oblik leptira: gornji i donji stubovi). Oko sive mase – bela masa (nastavci nervnih ćelija - mijelinizirana i nemijelinizirana). Gornji stubovi – tela interneurona! Donji – tela motornih neurona! ZAVRŠNI MOZAK Sličan kičmenoj moždini po građi – centar vegetativnih funkcija (disanje, gutanje, povraćanje, širenje i skupljanje krvnih sudova) ZADNJI MOZAK (MALI MOZAK SISARA) Kontroliše motoriku – održavanje telesne ravnoteže i regulisanje mišićnog tonusa. SREDNJI MOZAK Optički režnjevi (SEM kod sisara!!) MEĐUMOZAK Raznolike uloge: 1. na krovu EPIFIZA (kod ptica i sisara je žlezda) 2. bočno – relejni (samo prolaze nervna vlakna) centri za put impulsa 3. donji deo – jezgra sa integrativnom funkcijom, regulacija temperature, gladi, žeđi... PREDNJI MOZAK (VELIKI MOZAK ) Sastoji iz dve hemisfere (dve cerebralne hemisfere kod sisara). Prednji deo velikog mozga za koje se vezuju nastavci čulnih ćelija mirisnih organa. Kolousti, ribe, vodozemci – siva masa unutra. Gmizavci i ptice – siva masa se pomera ka spolja. Sisari – KORA cerebralnih hemisfera (siva masa spolja). KORA HEMISFERA: 1. ASOCIJATIVNE FUNKCIJE 2. manje: motorne i senzitivne oblasti 3. SAZNAJNE SPOSOBNOSTI PRIMATA (samosvest, tj. um)
TEST 1. Biološka disciplina koja se bavi proučavanje tkiva naziva se HISTOLOGIJA. 2. Epiteli i šta oblažu. d) 3. Epitelske ćelije koje imaju sposobnost da luče različite materije formiraju ŽLEZDANI EPITEL. 4. Kada se odrasla osoba ugoji POVEĆAVA SE REZERVA MASTI. 5. Tetive, ligamente i vezivne omotače gradi GUSTO VEZIVNO TKIVO. 6. Kod hrskavičavog tkiva HRANLJIVE MATERIJE DOSPEVAJU IZ OKOLNIH TKIVA. (kao i kod EPITELA) 7. Većina krvnih ćelija se formira u KOSTNOJ SRŽI. 8. Kod krvnog tkiva matriks je TEČAN. 9. Srčano mišićno tkivo se KONTRAHUJE POD UTICAJEM SPECIJALNIH ĆELIJA SMEŠTENIH U SRCU, IMA SAMO JEDNO JEDRO i NALAZI SE SAMO KOD KIČMENJAKA. 10. Kraći nastavci – DENDRITI. 11. Neuroni koji sprovode informaciju do drugih nervnih ćelija su INTERNEURONI. 12. Čulni organi – PRIMAJU DRAŽI I PREVODE IH U NADRAŽAJE. 13. Kod čoveka mišići zauzimaju POLOVINU MASE TELA. 15. Čulni organi koji primaju mehaničke draži su TAKTILNI, ORGANI ZA RAVNOTEŽU I ORGANI ČULA SLUHA. 16. Organi koji primaju hemjske draži su MIRISNI I ČULO UKUSA. 17. Pseudocelom je ostatak BLASTULINE DUPLJE. 18. Celom SEKUNDARNA TELESNA DUPLJA. 19. Epitel celoma – PERITONEUM. PARENHIM – životinje koje nemaju telesnu duplju 20. Kod bilateralno simetričnih organizama – samo jedna ravan koja deli telo na dve simetrične strane 21. Koja od naavedenih klasa pripada celomskim Deuterostomijama – HORDATI i BODLJOKOŠCI 22. Zajednička odlika hordata je CEVAST NERVNI SISTEM 23. Plaštaši pokazuju sve osnovne odlike hordata na stadijum LARVE. 24. SVE 25. Kod kičmenjaka završni delovi krvnih i limfnih sudova kože se nalaze u KRZNU 26. Čulne kvržice čula ukusa SE KOD RIBA NALAZE I NA POVRŠINI TELA. 27. Koliko pari slušnih koščica imaju sisari TRI 28. Neparne oči kod kičmenjaka b) 29. U sastav središnjeg sloja oka kičmenjaka ulazi SUDOVNJAČA, CILIJARNO TELO, DUŽICA. 30. Štapićaste i kupaste ćelije su deo čulnog epitela MREŽNJAČE
2.3.2013. Morfologija i sistematika životinja Komadanti : nervi i CNS. Sve što izlazi bočno - nervi. Iz mozga – glaveni nervi (kranijalni) i moždanski (spinalni)! GLAVENI NERVI Ima ih 12 (1- mirisni, 2- vidni, 3-okulomotorni 4 i 6, 5 – trograni živac (trigeminus) ), neki su dobili nazive prema poziciji, neki prema imenu (7- facijalis) neki živci su PARNI. Neki su i mešoviti. Spajaju se u hijazmu... Tela: u jedrima mozga Funkcije: 1. senzorni (vid, sluh, miris...) 2. motorni (očna jabučica) 3. mešoviti (oblast škrga i njihovih derivata) Nazivi: po funkciji (optički, mirisni, stato-akustički) po položaju i izgledu (terminalni, trograni, lutalac) Gmizavci, ptice i sisari imaju 13 pari (od nultog terminalnog do 12. podjezičnog), a kolousti, ribe i vodozemci imaju 11 pari!! Moždanski nervi – omogućavaju kontakt, reflekse. Grane: 1. gornja 2. donja 3. visceralna Pleksusi – inervišu ekstremitete! Nerv je zajednički ali se negde razdvaja (pr. ispred same moždine), interneuroni omogućavaju kontakt. Složen refleks: signal kada dođe do moždine penje se naviše. Poliomijelitis napada motorne grane. AUTONOMNI NERVNI SISTEM Inerviše unutrašnje organe. Radi sam od sebe. Parasimpatički segment (mesta komande parasimpatikusa) se nalazi u CNS-u i u SAKRALNOM DELU, a u srednjem simpatički!!! Motorna komponenta: (tj. kako funkcioniše) 1. preganglijsko vlakno – telo u CNS, vlakno mijelinizovano 2. postganglijsko vlakno – telo u gangliji, slaba ili odsutna mijelinizacija! Simpatikus ubrzava, parasimpatikus usporava! GMIZAVCI, PTICE SISARI: 1. PARASIMPATIČKI – veza sa CNS u glavenom i krstačnom regionu 2. SIMPATIČKI – vez asa CNS u grudnom i slabinskom regionu Dvojna inervacija organa!!!
Endokrini sistem Žlezde sa unutrašnjim lučenjem. Luče svoje produkte u krvotok. Komadanti našeg tela. Kakva je endokrina reakcija? Spora. 1. Hipofiza: adenohipofiza (gmizavci, ptice i sisari) i neurohipofiza (kolouste, ribe i vodozemci). Luči hormon RASTA (cilj: koštano tkivo, mišićno, koža... CELO TELO). Hormon rasta direktno deluje na sve ćelije (nema posrednika). FSH, LH – izlučuju u krvotok i ide do gonada gde stimuliše MITOZU u folikularnoj ćeliji i one luče ESTROGEN!! Raste folikul i nivo hormona do momenta OVULACIJE (dolazi do skoka ESTADRIOLA I FSH). Receptori se nalaze i u CNS-u (promena raspoloženja tokom ovih dešavanja). PROLAKTIN – mleko;
nedugo posle porođaja; nakon svakog prekida trudnoće može da se javi. ACTH – stimuliše nadbubrežnu žlezdu. TSH – stimuliše štitastu žlezdu da luči T3, T4 (kada nema dovoljno joda) . 2. Hipotalamus 3. Štitasta žlezda + paraštitasta žlezda – žlezde se nalazi ispod larinksa (grkljana). Parathormon luči paraštitasta žlezda – prati Ca (pada Ca, raste P i obrnuto). Ca u kostima – rezervoar, a nalazi se vezan za proteine kao slobodan/aktivan. 4. Nadbubrežna žlezda kod prostijih kičmenjaka odvojeni srži i kora – nalazi iznad bubrega.Sastoji se iz: srži i kore. Kod prostih su odvojeni svž i kora, a kod složenijih su spojeni. SRŽ luči ADRENALIN (hormon srdžbe, besa, straha), ono što radi SIMPATIKUS radi i ADRENALIN!! KORA – luči steroidne hormone, mineralokortikoide, glikokortikoide! 5. Pankreas – endokrina uloga: luči insulin i glukagon. Insulin – snižava nivo glukoze, i smanjuje broj u krvotoku. Glukagon – „cepka“ glikogen i povećava nivo šećera u krvi. Egzokrina uloga: sokovi za varenje, tripsin, hemotripsin... Kanal iz pankreasa: uliva žuč, dvanaestopalačno crevo. 6. Gonade: testis i ovarijum – egzokrina uloga gonada: endokrina uloga: progesteron – važan za trudnoću, ovarijum luči estrogen za pripremu dolaska embriona. Ukoliko se ne desi oplodnja, dolazi do krvarenja. Progesteron – najvažniji u trudnoći. Testosteron – luči IZMEĐU semenih kanalića (nalaze Lejdigove (T) ćelije), a u semenim kanalićima testisa se stvaraju SPERMATOZOIDI (vrši se SPERMATOGENEZA)! Egzokrina uloga: stvaranje i oslobađanje polne ćelije!!!!!!!! Pankreas i gonade imaju EGZOKRINU i ENDOKRINU ulogu.
MIŠIĆI Zajedno sa skeletom čine LOKOMOTORNI SISTEM. 1. 2. 3. Uloga:
Čeoni – pokreti obrva i čela Očni – otvaranje i zatvaranje očiju Vilični
omogućavaju kretanje održavanje položaja tela omogućava kretanje unutar tela (hrana, vazduh, krvni sistem) – kretanje prema srcu stvaranje toplote (homeotermija) – polovina energije se troši na Na+K+ pumpu! čine značajan deo mase tela (25 do 50%)
Dominantna muskulatura jeste POPREČNOPRUGASTA – KIČMENJACI. Ali ne bi mogla ništa bez skeleta (mišić se završava i tetivom se spaja sa kostima). Čini značajan deo mase (25 do 50%), vezana je za skeletni sistem (lokomotorni sistem), veza sa skeletom preko tetiva na krajevima (najjača je AHILOVA tetiva). Deluju u antagonističkim grupama (grupe sa suprotnim dejstvom), pr. biceps i triceps. Osnovne grupe skeletnih mišića: 1. mišići trupa i repa 2. spoljašnji mišići očne jabučice 3. mišići primarno škržnih lukova – kod kopnenih se polako redukuju, kod vodenih organizama su razvijeni. 4. mišići poda ždrela, jezika i grkljana 5. mišići ekstremiteta Odlike poprečno-prugaste muskulature: 1. SEGMENTIRANOST – odvojene mišićne jedinice vezivnim pregradama i inervisane posebnim MOŽDINSKIM NERVOM (kolouste, ribe i kopneni kičmenjaci bez nogu) 2. MANJA SEGMENTIRANOST – kod kopnenih kičmenjaka sa ekstremitetima uz smanjenje mišića trupa i repa poprečna pregrada u nivou poprečnih nastavaka kičmenih pršljenova: gornja i donja mišićna masa kod riba Gornja mišićna masa: mišićne ploče kod kopnenih kičmenjaka.
Mišići kod organizama koji žive u vodi: pokreću škržne skeletne elemente. Mišići kod organizama koji žive na kopnu: ne pokreću škržne lemente već pokreću vilice, grade pod usne duplje, učestvuju u gutanju hrane, daju izraz lica (sisari). Mišići kod organizama koji žive u vodi: Parna peraja riba: Gornja mišićna masa – podižu, primiču i ispružaju peraja Donja – spuštaju, odmiču i savijaju peraja 6 bodova nosi sve ovo! Mišići kod kopnenih kičmenjaka: Komplikovana muskulatura udova, šaka i stopala. Kožna muskulatura: pokreće kožu ili njene tvorevine (dlaka..) Arterije i vene – razlike (iz knjige). Glatka muskulatura – u utrobnim organima: cirkulacioni sistem digestivni sistem respiratorni bubrežni – u eterima i u bešici ima mišića reproduktivni – u jajovodima autonomni nervni
SKELETNI SISTEM Kožni skelet: vodeni kičmenjaci – krljušti riba Unutrašnji skelet: HORDA – KIČMENI PRŠLJENOVI Kičmenica Glaveni skelet Rebra Grudnica Ekstremitet (kopneni kičmenjaci) Potpora peraja vodeni kičmenjaci Horda centralni element. Skelet kičmenjaka: koštano tkivo: dentin, gleđ ostala potporna tkiva postoje i kod drugih hordata – horda, hrskavica Kožni skelet: krljušti riba koštani elementi kože (koštane ploče) zubi – dentin + gleđ: Konusni zubi (isti) – ribe, vodozemci i gmizavci Različiti zubi: sisari ali poneki gmizavci i ribe! Pretkutnjaci i kutnjaci – usitnjavanje hrane, sekutići i očnjaci napred – odvajaju zalogaje. koštani elementi glavenog skeleta koštani elementi ramenskog pojasa HORDA je prvi skeletni element. Građena je od VAKUOLIZIRANIH epitelnih ćelija. Smeštena je ispod nervne cevi, a iznad crevne cevi. Proteže se od hipofize do kraja repa. Kod odraslih organizama kičmenjaka – adulti, horda je redukovana ili je nema. Menja je KIČMENICA!
KIČMENI PRŠLJENOVI Elementi: 1. TELO – (1) u kome se nalazi otvor kroz koji prolazi kičmena moždina, sa donje strane nervne cevi. 2. POPREČNI NASTAVCI – (2) pripoj mišića, ligamenata 3. TRNOLIKI NASTAVAK – (1) pripoj mišić, ligamenata Telo je spojeno sa nastavcima preko LUKOVA i obrazuje šupljinu koja se nastavlja na šupljinu sledećeg pršljena. Najmasivniji je 5L pršljen. Segmenti pršljenova ne odgovaraju segmentima kičmene moždine, u početku prate ali se kasnije sve više razlikuju. KIČMENICA Diferencirana na trupni i repni region kod riba i beznogih kičmenjaka. Rebra su vezana za sve pršljenove trupnog regiona. Repni deo ima donje lukove. Četvoronožni način života – KRSTAČNI region. On se oslanja na karlični region. Vratni region omogućava pokrete glave. Uloga karlice: 1. štiti organe (materica, ..) 2. težište Kičmenica kod Amniota: Rebra se vezuju samo za PREDNJE pršljene trupa. Izdvojen grudni region u odnosu na lumbalni (slabinski). Rebra su građena od hrskavice ili kosti. Štite unutrašnje organe – srce i pluća, omogućavaju ventilaciju pluća. Grudnica (sternum) je grudna kost i povezana je sa rebrima i kostima ramenskog pojasa. Timus – T-limfociti 1:2:5 – građene kosti GLAVENI SKELET Čuva mozak, čulne organe, omogućava uzimanje hrane. Lobanja + vilice: 1. škržni luk – mandibularni luk 2. škržni luk – hioidni luk, pomaže funkciju vilice. Kod kopnenih kičmenjaka se redukuju škržni lukovi i pomažu funkciju jezika. Gornja vilica je nepokretna Maksila osim kod riba. Donja vilica Mandibula je pokretna.
9.3.2013. Sledeće nedelje možda bude promene mesta priprema. Pratiti sajt.
DIGESTIVNI SISTEM Epitel, mišićno tkivo, vezivno Uloga: 1. unošenje hrane 2. fizička i hemijska razgradnja 3. upijanje hranljivih materija 4. izbacivanje nesvarenih produkata Delovi: usna duplja sa pridruženim žlezdama (pljuvačnim ) crevni kanal sa dodatnim organima (jetra, žučna kesa i pankreas) – dvanaestopalačno crevo (knjiga) Čuvati se pitanja u kom se delu luče hormoni digestivnog sistema! (to naučiti) Digestivni tubus – (embriologija) endodermalnog porekla! Usna duplja Mesto gde se ukrštaju respiratorni i disajni putevi (na nivou ždrela se spajaju). Svod gornje vilice i pod nosne duplje. Nastavlja se JEDNJAKOM (mišićna cev). Čine je: 1. jezik 2. žlezde (ribe – jednoćelijske) 3. kopneni kičmenjaci (višećelijske žlezde) 4. pljuvačne žlezde (čulo ukusa + prolaz hrane) 5. otrovne žlezde 6. žlezde za izlučivanje soli – postiže se OSMOREGULACIJA! So je jako bitna, kada neko izgubi puno tečnosti daje mu se slani rastvor ili nešto da jede, slano – da bi zadržali vodu treba da imamo soli. Digestivni sistem je kod različitih organizama drugačije koncipiran. Kod preživara – 4 dela želuca. Endokrini je kod nekih organizama u sklopu creva. Crevni kanal Prednji deo creva: 1. ždrelo 2. jednjak 3. želudac Zadnji deo creva: 1. tanko crevo – vrši APSORPCIJA 2. debelo crevo – REAPSORPCIJA, tj. apsorpcija vode 3. kloaka ili anus Jetra ono što preradi izbacuje u crevo. Hidrosolubilni produkt – ide do bubrega. Prednji deo – uloga: transport i natapanje hrane pljuvačkom Zadnji deo – uloga: razlaganje i apsorbovanje hrane i izbacivanje izmeta. Kopneni kičmenjaci – složeniji želudac i dvanaestopalačno crevo (izvodni kanali). Kod ptica – VOLJKA. MEZENTERA – spoj creva; vezana za peritonalnu duplju. Želudac uživo kao probušena lopta, kao prazna kesa.
REKTUM – završni deo creva. Na spoju tankog i debelog creva - ____________ CREVNA SLUZOKOŽA: specifičan epitel – CILINDRIČAN (ali do želuca je TREPLJAST kao i rektum) jednoćelijske i višećelijske cevaste žlezde luče enzime i hormone ŽLEZDE: JETRA ima sekretornu ulogu, luči žuč (žučna kesa), a žuč razlaže masti na masne kapljice PANKREAS – egzokrini pankreas (enzimi za digestiju) Endodermalno poreko + ulivaju se u dvanaestopalačno crevo (12).
RESPIRATORNI SISTEM Uloga: 1. 2. 3. 4. 5. 6.
razmena gasova O2 – CO2 kod kičmenjaka posebni organi za disanje transport gasova – krv, hemoglobin, ER (protein nosače nalaze u krvi) respiratorni medijum – vazduh ili voda (preko čega dolazimo do kiseonika) ventilacija (unosimo vazduh u respiratorni sistem do pluća gde se vrši razmena gasova) respiratorni organi – različiti po poreklu, građi i položaju (kod vodenih – bliži su koži)
Respiratorni organi – često povezani sa prednjim delom creva. Osnovni respiratorni organi: 1. unutrašnje škrge 2. pluća Dopunski ili osnovni respiratorni organi: 1. koža (bez kožnog skeleta i rožnih tvorevina) 2. spoljašnje škrge (embrion, larve pojedinih riba i vodozemaca) Unutrašnje škrge – većina riba i kolouste. Škržna jedinica = respiratorni epitel, elementi skeleta, mišići, glaveni nervi. Škržni luk ima dva niza škržnih filamenata = primarnih lamela. Primarna lamela ima veći broj sekundarnih lamela. Sekundarne lamele su poprečno postavljene u odnosu na primarne. Sekundarne lamele imaju tanke epitelne zidove i između njih su kapilari. Razmena gasova se vrši na nivou SEKUNDARNIH lamela. Velika dodirna površina škržnog epitela (listolika organizacija). Kada voda prođe, dolazi do sekundarnih lamela - vezuje se O2 i prelazi u krvotok. KRV – oksidovana i redukovana PLUĆA: Osnovni repsiratorni organ kod kopnenih kičmenjaka. Ribe ređe (mnogo perke, dvodihalice). Pluća su unutrašnji organ, sprovodni sistem pluća – spoljašnja sredina. Usni-nosni otvor – ždrelo – dušnik – bronhije. Ždrelo – presek disajnog i digestivnog puta. Oko pluća – plućna maramica. Levo plućno krilo je manje nego desno.
Između – značajan prostor ispod sternuma – splet disajnih i vaskularnih elemenata (gust segment). Od čega se sastoji jedan disajni put? EPITEL - trepljast, pa VEZIVNO tkivo, HRSKAVICA i MIŠIĆNI segment! Pluća „dobijaju“ veću respiratornu površinu. RIBE I VODOZEMCI – jednostavna pluća, kratak dovodni put, u plućima centralna šupljina i mala respiratorna površina. GMIZAVCI – veliki broj pregrada i smanjena centralna šupljina koja komunicira sa spoljašnjom sredinom. PTICE – plućni mehuri. Što je duži put ima više pregrada! SISARI: usna – nosna duplja – ždrelo – grkljan – dušnik – bronhije – bronhiole – alveole ogromna respiratorna površina, najveća među svim kičmenjacima oko alveola je usporen krvotok (kod alveola dolazi redukovana krv iz srca) – veća konc. CO2 u venskoj krvi! kraj venskog i početak arterijskog krvotoka U svim ovim organima gde postoji USPORENI krvotok dešavaju se najčešće METASTAZE.
TRANSPORTNI SISTEM Šupljine ispunjene tečnošću koje raznose materije po telu čine transportni sistem (kiseonik, hranljive materije, produkti metabolizma, hormoni). Sve što u krvotoku se veže za protein. Otvoren transportni sistem – HEMOLIMFA. Zatvoren transportni sistem – KRVNI ili LIMFNI sistem. Kod riba – kroz srce prolazi isključivo VENSKA (redukovana/dezoksigenisana) krv!! Najdeblje srce je na LEVOJ KOMORI. Veliki krvotok: od srca – KORONARNA/SRČANA ARTERIJA Na nivou kapilara – troši kiseonik. Telesne tečnosti kičmenjaka: 1. cirkulacioni mediji – krv i limfa 2. cerebrospinalna tečnost (likvor) – luči u gornjim komorama mozga 3. tečnost u unutrašnjem uhu 4. semena tečnost 5. peritonealna tečnost – pokreti organa 6. očna vodica SRCE RIBA: imamo pretkomoru i komoru i pre pretkomore – VENOZNI SINUS, a iz komore se nastavlja ARTERIOZNI KONUS. SRCE SA NEPOTPUNOM PREGRADOM (dolazi mešanje): ŠANT – prelazak krvi iz većeg pritiska u manji. Kod srca – kod MALOG krvotoka: VENE donose krv do srca, a krv koja odlazi od srca preko PLUĆNIH ARTERIJA do pluća, a onda se oksigenisana krv vraća PLUĆNIM VENAMA i odlazi AORTOM!! ULOGA: 1. mišićna pumpa 2. usisava krv VENAMA 3. potiskuje krv ARTERIJAMA 4. izlaze arterijski krvni sudovi 5. ulaze venski krvni sudovi
6.
4 dela: VENOZNI SINUS, PRETKOMORA, KOMORA, ARTERIJSKI KONUS
Kod srca – KRSTASTA podela (pretkomore, komora i desna i leva strana srca) Kontrakuje od pretkomora prema komorama. RITAM SRCA – srčana frekvenca / puls. SRCE KOLOUSTA I RIBA: 1. protiče isključivo deoksigenisana/redukovana krv 2. disanje škržno 3. 4 dela: venozni sinus (venski krvni sud), pretkomora, komora, arterijski konus 4. od srca parni aortni luci prema škrgama 5. oksigenisana krv ide parnim lucima od škrga – spajanje u neparnu aortu SRCE KIČMENJAKA: 1. disanje plućno 2. 4 dela: (nema venskog sinusa i arterijskog konusa) 3. leva predkomora 4. leva komora 5. desna predkomora 6. desna komora Za razliku od pluća i jetre gde je usporen krvotok, kod srca tumori skoro ne postoje. U SRCE DOLAZI OKSIGENISANA KRV (iz pluća). U SRCE DOLAZI DEZOKSIGENISANA KRV (vene). IZ SRCA IZLAZI OKSIGENISANA KRV (aorta). IZ SRCA IZLAZI DEZOKSIGENISANA KRV (u pluća). AORTA – najveći krvni sud, ima najveći pritisak. Donja i gornja šuplja vena dolazi u DESNU PRETKOMORU – iz DESNE KOMORE venska krv odlazi do pluća pomoću 4 PLUĆNE ARTERIJE. Zatim PLUĆNIM VENAMA (3) dolazi u LEVU PRETKOMORU OKSIGENISANA KRV i iz LEVE KOMORE odlazi krv pomoću AORTE. VELIKI KRVOTOK: LEVA KOMORA preko AORTE arterijskim sistemom dolazi do kapilarnog sistema. Nakon oslobađanja kiseonika i glukoze prelazi se na VENSKI sistem (VENE – GORNJA I DONJA ŠUPLJA VENA) do DESNE PRETKOMORE. Kako ćemo razlikovati arterije i vene? Pritisak je veći u arterijskom sistemu, zato arterije imaju volumen (deblji mišićni sloj), a vene su tanje. Vene mogu da zadrže puno krvi, ali ako zalisci posustanu, nastaje problem. MALI KRVOTOK: Od DESNE KOMORE PLUĆNOM ARTERIJOM (VENSKA KRV) dolazi do PLUĆA (ALVEOLE KAPILARNA MREŽA). Vraća se PLUĆNIM VENAMA (ARTERIJSKA KRV) do LEVE PRETKOMORE. SRCE KIČMENJAKA: Uz plućno disanje – razdvojeni tokovi oksigenisane i deoksigenisane krvi Pregrada među komorama. Transformacija arterioznog konusa Venska krv iz venoznog sinusa Plućnim venama oksigenisana krv u srce Iz venoznog sinusa venska krv i srce krokodil, sisari i ptice – potpuno odvojeni tokovi venske i arterijske krvi kičmenjaci sa kožnim disanjem (kornjače) kada rone – nema respiracije i tada se mešaju arterijska i venska krv!
ŠANTOVI – spojevi, između arterije i vene (pa se javlja više krvi u nekom delu). SISTOLA, DIJASTOLA – iz knjige Vežbati u fazonu: Da li ima gmizavaca sa odvojenim krvotokom vens... Da – krokodili. Kod vena – zalisci!! Bubrežna vena – tu će doći krv da se prečisti!
KRVOTOK Poseban venski sistem. Crevne vene i vena slezine – vena porte. Podela vena: I II III
vene creva + jetre + žumance + repa prednji deo trupa + glave + ekstremiteti zadnji deo trupa + ekstremiteti
LIMFOTOK Postoje samo dovodni sudovi. Limfa se uliva u venske krvne sudove, sporo se kreće. Limfni sinusi. Limfotoka NEMA samo u CNS-u! Limfni čvorovi, krajnici, slezina. Zašto je značajno znati limfni tok? Zbog širenja malignih tokova.
UROGENITALNI SISTEM Uloga: 1. 2. 3. 4.
održavanje jonskog sastava telesnih tečnosti održavanje količine vode u organizmu osmoregulacija u različitim uslovima slatka voda – slana voda – kopno (znati primere)
Šta rade organizmi koji žive u slanoj vodi? Preti im opasnost da više soli uđe u telo, i žele da sačuvaju vodu a izbace so. EKSKRECIJA Slana voda – izbacuju so + čuvaju vodu Slatka voda – izbacuju vodu + čuvaju so Suvozemni – čuvaju vodu Centralni organ je BUBREG. URINARNI SISTEM = BUBREG + IZVODNI KANALI NEFRON – jedinica bubrega. (Nefro – prefiks za bubreg) NEFRON = bubrežna čaura + arterijski krvni kapilari oblika klupčeta + bubrežna cevčica Bubrežna čaura + kapilarni krvni sudovi = BUBREŽNO TELAŠCE Kako nastaje mokraća? PRIMARNA MOKRAĆA – KRVNA PLAZMA (tečni deo krvi) – u tome ima proteina, hormona.. Sada se vraća u krvotok sve što je potrebno pomoću bubrežne cevčice. Kada neko ima proteine u mokraći – ne radi bubreg kako treba, ili u nekim stanjima (trudnoća...)
SEKUNDARNA MOKRAĆA BUBREG SISARA: 1. bubrežna telašca + izuvijani delovi bubrežnih cevčica su u KORI BUBREGA 2. središnji delovi bubrežnih cevčica + sabirne cevčice su u SRŽI BUBREGA U srži ima nekoliko piramida koje se prazne u karlicu – ureter. Bubreg ima samo jedan ureter (2). Ureteri – mokraćna bešika – uretra (1). URETER – od bubrega do bešike (2) URETRA – od bešike (1) Nekoliko vrsta: PRONEFROS, MEZONEFROS, PRONEFROS I METANEFROS. Ovarijum gubi vezu sa mezonefrosom kod žena i svakog meseca dolazi do OVULACIJE a kod muškaraca ne jer postoji povezanost urinarnog i genitalnog trakta. UROGENITALNI SISTEM Kod muškaraca – veza sa semenikom Kod žene – nema veze, mora da pukne jajnik (ovulacija) Desni bubreg je spušten u odnosu na levi.
GENITALNI SISTEM Gonade – primarne polne odlike. Jajnici, jajovod, materica. Kod muškaraca i prostata. RAZMNOŽAVANJE SISARA: 1. Sisari se razmnožavaju POLNO 2. polni dimorfizam 3. testisi – jajnici 4. retko, klonska reprodukcija od ženki 5. gonada + izvodni kanali + kopulatorni organi = SISTEM ORGANA ZA RAZMNOŽAVANJE Muški reproduktivni sistem: 1. zatvoren sistem kanala do spoljašnje sredine 2. veza urinarnog i polnog sistema 3. pomoćne žlezde-prostata 4. semena tečnost Ženski reproduktivni sistem: 1. nema direktne veze jajnika i jajovoda (zato postoji ovulacija – OSIM kod KOŠLJORIBE). 2. urinarni i polni sistem razdvojeni do kloake 3. jajovod se otvara prema jajniku u trbušnoj duplji (celomska-peritonealna šupljina) 4. jajovod – transport polnih zigota, stvaranje opni jajeta Jajovod – trepljasti epitel, omogućava da prolazi jajna ćelija EPIDIDIMIS REPRODUKCIJA: VIVIPARNI ORGANIZMI – razviće u jajovodim (rađaju se živi) OVIPARIJA – polaganje jaja (neoplođenih ili oplođenih) i razviće u jajima Belance i žumance (ptice) VIVIPARIJA – razviće u jajovodima – materici (telo majke), ishrana preko placente i rađanje živih mladunaca.
16.3.2013. RAZVIĆE MEJOZA (sastavni deo GAMETOGENEZE) * Mora dobro da se razume. Mejoza je ćelijska deoba kroz koju prolaze ćelije koje će postati polne ćelije. Mejoza obezbeđuje REDUKCIJU broja hromozoma sa diploidnog (2n) na haploidni (n). Sve nezrele ćelije su u startu diploidne (2 jedinice). Gamet – mora da bude haploidan (jedna jedinica). Mejoza obzhvata dve ćelijske deobe: 1. mejoza I 2. mejoza II U startu ćelija sa diploidnim brojem hromozoma (2n = 2), ima jednu kopiju DNK, takva mora da prođe kroz REPLIKACIJU i ti hromozomi izgledaju kao na sledećoj slici – svaki hromozoom ima po 2 HROMATIDE (2 kopije molekula DNK)! I ta ćelija ulazi u mejozu I – stvaraju se dve haploidne ćelije (n=1) koje će imati po jedan član (hromozom). U mejozi II se dele sestrinske hromatide, što znači da nastaju 4 ćelije (sve su haploidne), ali ima JEDNU kopiju molekula DNK. Redukovan je broj hromozoma i KOLIČINA molekula DNK!!! (1 kopija molekula DNK)
PROFAZA I mejoze (2n=4) 1.
2.
LEPTOTEN (leptonema) – hromozomi postaju uočljivi (zbog kondenzacije hromatina) i vide se kao tanki i dugi konci koji su jednim svojim krajem vezani za jedarnu membranu. KONDENZACIJA hromatina se obrazuje – od disperznog oblika nastaje HROMOZOM!! Hromozomi se tada vide kao tanki i dugački končići koji su povezani jednim svojim delom za jedrovu membranu! 2 jedinice i 2 dvojke! Znači hromozomi postaju uočljivi, ali su slabo kondenzovani. U svakom od tih hromozoma nalaze se 2 MOLEKULA DNK (zbog REPLIKACIJE) – ne vidimo ih ovde kao dve posebne strukture, pri daljoj kondenzaciji bolje se vidi. ZIGOTEN (zigonema) – hromozomi su deblji i kraći. Dolazi do SINAPSIRANJA homogih hromozoma. Oni se postavljaju jedan naspram drugog i između njih se formira SINAPTIČKI KOMPLEKS (proteinske prirode) koji ih drži čitavom njihovom dužinom povezan. Homologi hromozomi SINAPSIRAJU!!
HOMOLOGI HROMOZOMI Su isti po obliku i veličini, jedan potiče od majke, a drugi od oca i imaju iste genske lokuse (mesta na kojima se nalaze geni). Genski lokus je mesto jednog gena na hromozomu. Isti genski lokusi = imaju isti tip gena ali ne moraju imati i iste forme tj. ALELE tog gena (mogu da budu isti ili različiti, ali gen mora biti istog tipa). 3. PAHITEN (pahinema) – hromozoomi su već dovoljno kondenzovani da bi moglo da se uoči da svaki od njih ima po dve hromatide. Pahiten se često naziva i STADIJUM TETRADA. Počinje CROSSING-OVER (razmena genetičkog materijala). Dovoljno su kondenzovani da možemo da ih vidimo u pravom obliku – vidimo 4 hromatide (stadijum tetrada – u jednom hromozomskom paru vidimo 4 hromatide). Bitan je veoma. CROSSING-OVER Je razmena genetičkog materijala, i to homologih segmenata (koji sadrže iste genske lokuse) između nesestrinskih hromatida homologih hromozoma. On je slučajnost. Nakon njega hromatide će izaći kao REKOMBINOVANE hromatide, pomešani. 4. DIPLOTEN (diplonema) – nestaju sinaptički kompleksi ali se homologi hromozomi još uvek NE razdvajaju jer ostaju spojeni HIJAZMAMA (mostići između homologih hromozoma gde se odigrao crossing over). Može da ih bude i više, zavisi koliko puta se odigrao crossing-over. Od kada do kada traje sinaptički kompleks? Od ZIGOTENA do DIPLOTENA. Hijazme se stvaraju u DIPLOTENU.
5.
DIJAKINEZIS – završeno je formiranje deobnog vretena. Nestaje nukleolus. Dezintegriše se (raspada se) jedarna membrana. Dominatna struktura nije više jedro, nego deobno vreteno. I dolazi do terminalizacije hijazmi, tj. ostaju samo TERMINALNE hijazme da i dalje drže homologe hromozome međusobno spojene.
Zašto na kraju svake profaze nestaje nukleolus? Polako se troši, u svakoj fazi je sve manje vidljiva. U nukleolusu nastaju/sintetišu se ribozomske RNK. Zato što nema više TRANSKRIPCIJE. Kada je počeo da se kondenzuje hromatin, ne mogu da joj priđu enzimi, polako prestaje transkripcija. Ono ranije napravljeno polako odlazi, a nema materijala za novo, pa nukleolus nestaje.
METAFAZA I Po ekvatorijalnoj ravni se raspoređuju parovi homologih hromozoma, tj. BIVALENTI, koji su još uvek sp9ojeni hijazmama. Svako hromozom iz bivalenta je povezan sa po jednom hromozomskom niti deobnog vretena. Onaj hromozom gore povezan sa gornjim polom, onaj dole sa donjim polom.
ANAFAZA I Pucaju hijazme, rastavljaju se homologi hromozomi i odlaze na suprotne polove deobnog vretena. Kreću se tako što ih hromozomske niti vuku ka suprotnim polovima.
TELOFAZA I Kraj mejoze I. Kada stignu na suprotne polove hromozomi, sada se oko njih formiraju nove jedrove membrane, dolazi do citokineze, svaka od dve ćelije postaje haploidna. I tako se dobijaju haploidne ćerke ćelije od diploidne. A zašto nije kraj? Mora da se redukuje i količina MOLEKULA DNK.
MEJOZA II U mejozi II redukovaće se broj molekula u svakom od hromozoma. Naziva se i EKVACIONA deoba i veoma je slična MITOZI. Ako između mejoze I i II postoji INTERFAZA, u njoj sigurno nema S podfaze, tj. replikacije DNK. Služi samo da se hromozom vrati u kondenzovano stanje. PROFAZA II METAFAZA II Po ekvatorijalnoj ravni se pojedinačno raspoređuju hromozomi. Svaki hromozom će biti povezan sa po 2 hromozomske niti. ANAFAZA II Dolazi do pucanja centromera, rastavljaju se sestrinske hromatide i odlaze na suprotne polove deobnog vretena. TELOFAZA II Dobićemo 4 haploidne ćelije, u svakom molekulu će imati po 1 molekul DNK i one su spremne da budu gameti. n=2 U svako od tih končića je po 1 molekul DNK.
RAZLIKE IZMEĐU MITOZE I MEJOZE U mitozi od majke ćelije koja je diploidna, dobijamo dve ćerke ćelije koje su takođe diploidne. U mejozi ćemo dobiti 4 ćelije koje su haploidne, koje imaju jedan molekula DNk u sebi i nisu iste kao majka ćelija. METAFAZA: Kod mitoze ulaze pojedinačni hromozomi, a kod mejoze parovi! ANAFAZA: Pucaju centromere i rastavljaju se sestrinske hromatide, a kod mejoze pucaju hijazme i celi hromozomi odlaze na suprotne polove. TELOFAZA: Dobijaju se iste ćelije, dobijaju se 4 haploidne ćelije koje su drugačije. MEJOZA OBEZBEĐUJE 1. redukciju broja hromozoma sa diploidnog (2n) na haploidni (n) – jajna ćelija n + spermatozoid n = 2n zigot
2.
genetičku varijabilnost, tj. raznovrsnost i to kroz CROSSING-OVER u profazi mejoze I – slučajan je, najznačajniji korak slučajno razdvajanje homologih hromozoma u ANAFAZI mejoze I – 8miliona mogućnosti slučajno sparivanje jednog od spermatozoida sa jednom od jajnih ćelija prilikom oplođenja
Imamo 4 tipa gameta koja možemo da dobijemo (2n = 22 = 4) Kod čoveka (2n=6) se slučajnim rastavljanjem homologih hromozoma u anafazi mejoze I može napraviti 2 23 kombinacija Nemoguće je da dvoje ljudi naprave isti genetički materijal.
GAMETOGENEZA je proces formiranja zrelih i funkcionalnih polnih ćelija – GAMETA i odvija se u polnim žlezdama – GONADAMA. Ima tri faze: 1. faza razmnožavanja (MITOZA) – nezrele polne ćelije se dele mitozom 2. faza rasta – u kojoj se određene ćelije sada diferenciraju u sledeći stupanj koja će ući u fazu 3. faza sazrevanja (MEJOZA I i II) Nakon završene gametogeneze, gameti imaju: haploidan broj hromozoma jedinsktevu kombinaciju genskih alela u genomu ćelijske specijalizacije koje im omogućavaju da obavljaju svoje funkcije
Primordijalne germinativne ćelije (od kojih će nastati GONIJE , tj. ćelije koje ulaze u gametogenezu) formiraju se u ENDODERMU ŽUMANČANE (vitelusne) kese. Stem ćelija – matična ćelija, ceo život se deli da bi obnovila diferencirane ćelije.
BESPOLNO RAZMNOŽAVANJE: 1. 2. 3. 4.
karakteristično je za manji broj vrsta ne uključuje razmenu genetičkog materijala organizmi koji nastaju na ovaj način ne razlikuju se od roditelja ni po genotipu, ni po fenotipu načini bespolnog razmnožavanja su: deoba (kod ameba) pupljenje (kod hidre) regeneracija (kod morske zvezde)
IZOGAMETI Kod malog broja vrsta, ženski i muški gameti se NE RAZLIKUJU po obliku i veličini, već samo po funkciji. ANIZOGAMETI Kod većine vrsta, ženski i muški gameti se veoma razlikuju i po veličini i obliku: jajne ćelije – krupne i nepokretne spermatozoidi – sitni i pokretni POLNI DIMORFIZAM Kod većine životinja ženske i muške gonade – ovarijumi i testisi, razvijaju se u različitim jedinkama. HERMAFRODITIZAM Mali broj životinja razvija oba tipa gonada u jednoj jedinki, što znači i da stvara oba tipa gameta Hermafroditizam je karakterističan za: kišne gliste metilje pantljičare puževe
SPERMATOGENEZA
Je proces formiranja funkcionalnih muških gameta (spermatozoidi) i odigrava se u muškim gonadama (semenicima). U fazi razmnožavanja spermatogonije (stem, matične diploidne ćelije) se mitotskim deobama umnožavaju. U fazi rasta spermatogonije se diferencijaru u primarne spermatocite i ulaze u fazu sazrevanja – spermatocitu. U mejozi I daje sekundarne spermatocite koje ulaze u mejozu II i daju dve ćerke ćelije SPERMATIDE. Nakon toga sledi SPERMIOGENEZA u kojoj se spermatide diferenciraju u SPERMATOZOIDE. SPERMATIDE i SPERMATOZOIDI su isti fiziološki? SPERMIOGENEZA Je proces u kome se spermatie diferenciraju u spermatozoide. Spermiogeneza obuhvata: kondenzaciju hromatina – iz čisto praktičnih razloga, DNK je zaštićena, da ne bi došlo do oštećenja genetičkog materijala formiranje akrozoma – specifična struktura formiranje biča odbacivanje viška citoplazme – zato što spermatozoid ima minimalnu citoplažmu Struktura spermatozoida: (minimalistički je napravljen) 1. GLAVA – jedro, nosi genetički materijal. Nalazi se i AKROZOM – kesica, membranska struktura puna hidrolitičkih enzima. Da bi mogao da probije omotače, akrozom puca. (oolema – membrana oocite) 2. VRAT – dva centriola, udaljen od jedra služi kao bazalno telo iz koje izrasta bič, a ovaj bliži jedru ulazi sa jedrom u jajnu ćeliju i obezbeđuje formiranje prvog deobnog vretena. Nalaze se i mitohondrije, obezbeđuje energiju za kretanje biča 3. REP – bič koji omogućuje okretanje Gde se ovo događa? Spermatogeneza se dešava u SEMENIM kanalićima testisa! Svaki sledeći stupanj je pomeren od membrane ka središtu, LUMENU – tu upadaju spermatozoidi. Uz membranu spermatogonije, pa sve dalje... uz sam lumen i u lumenu spermatozoidi. Testis – spermatozoidi idu u EPIDIDIMIS. U prvom redu, uz membranu SPERMATOGONIJE, pa PRIMARNE SPERMATOCITE, SEKUNDARNE SPERMATOCITE, SPERMATIDE i SPERMATOZOIDI. Sve ove ćelije učestvuju u spermatogenezi, ali moraju da postoje i ćelije SEROLI ĆELIJE (somatske/telesne ćelije) koje služe da ISHRANUJU, ŠTITE i _____________ spermatogene ćelije. Još jedne važne ćelije – LEJDIGOVE ĆELIJE (nalaze se van semenog kanalića, isto su somatske) i luče TESTOSTERON. TOK SPERMATOGENEZE: Spermatogeneza započinje u pubertetu i traje do kraja života. Spermatogeneza je kontinuiran proces u kom se stalno ponavljaju sve tri faze (faze razmnožavanja, rasta i sazrevanja). Ako znamo da od spermatogonija nastaju spermatozoidi i to se dešava ceo život, kako se spermatogonije ne potroše? Broj spermatogonija se stalno održava na istom nivou jer u svakoj mitotskoj deobi (faza razmnožavanja) od jedne spermatogonije nastaju dve ćerke ćelije. Jedna od njih ulazi u sledeće faze spermatogeneze i tako obezbeđuje stvaranje spermatozoida (jedna ide u mitozu a jedna stvara primarne spermatocite). Druga ćerka ćelija nastavlja da se deli mitozom tj, da i dalje obavlja ulogu spermatogonije. PARTENOGENEZA – je pojava razvića jedinke iz NEOPLOĐENE jajne ćelije (kod pčela i kod mrava – trutovi kod pčela).
HORMONSKA REGULACIJA SPERMATOGENEZE
Ovde postoje 3 hijerarhijska nivoa: 1. HIPOTALAMUS – stvaraju neurohormoni (GNRH – oslobađajući faktori) 2. HIPOFIZA – stvara hormone GONADOTROPINI (FSH i LH). Imena su dobila po ženskom polu, ali ima ih i u muškom samo različito rade. Utiču na testis i spermatogenezu: FSH direktno utiče na spermatogenezu, a LH to radi indirektno tako što deluje na LEJDIGOVE ćelije da luče testosteron – stvaraju se sekundarne muške polne karakteristike (muški fenotip). 3. GONADA
OOGENEZE Proces formiranja funkcionalnih ženskih gameta. U fazi razmnožavanja – oogonije – njihov broj se drastično uvećava U fazi rasta – povećavaju Faza sazrevanja – primarna oocita – mejoza I nastaje sekundarna oocita različite po veličini (jedna velika oocita i primarno polarno telo). Zatim se oocita podeli i daje ootidu i još jedno polarno telo. Ovim procesom nastaje jedna jajna ćelija i 3 sekundarne polocite koje nisu gameti! Primarne oocite su u OVARIJUMU udružene sa somatskim ćelijama koje se nazivaju FOLIKULARNE ĆELIJE izajedno grade osnovnu funkcionalnu jedinicu ovarijum tj. FOLIKUL. Uporedo sa sazrevanjem primarne oocite, sazreva i folikul u kome se ona nalazi. STADIJUMI: Presek kroz ovarijum – u startu PRIMARNI JEDNOSLOJNI FOLIKUL. Od njega nastaje PRIMARNI VIŠESLOJNI FOLIKUL – od njega nastaje SEKUNDARNI, TERCIJARNI FOLIKUL i završni stupanj GRAFOV FOLIKUL (potpuno zreli folikul za prskanje). Postaju sve veći vremenom i kreću se prema __________ ovarijuma. Trenutak prskanja – oslobađanje SEKUNDARNE oocite – naziva se OVULACIJA!!! Nakon toga od prsnutog folikula nastaje ŽUTO TELO (CORPUS LUTEUM). 1. 2.
3. 4. 5.
PRIMARNI JEDNOSLOJNI FOLIKUL - koji tek treba da uđe u ciklus sazrevanju. Imamo primarnu oocitu okruženu jednim slojem folikularnih ćelija. PRIMARNI VIŠESLOJNI FOLIKUL – primarna oocita sa PUNO slojeva folikularnih ćelija (STRATUM GRANULOSUM). Stvaraju se specifične strukture između ova dva sloja – nećeljiska struktura, film koji je okružuje VITELINSKI OMOTAČ (ZONA PELLUCIDA) – štiti oocitu. Oko ove zone – sloj ćelija (folikularne ćelije koje je DIREKTNO hrane). Taj sloj ćelija se naziva CORONA RADIATA.. Oko njih STRATUM GRANULOSUM. SEKUNDARNI FOLIKUL – u stratum granulosumu počinju da se stvaraju male šupljine. TERCIJERNI FOLIKUL – one male i brojne šupljine se stapaju u jednu i veću šupljinu ANTRUM. GRAFOV FOLIKUL (zreli folikul) – antrum je dosta veliki, potiskuje oocitu na jedan kraj i zakačena je za ostrvce folikularnih ćelija (CUMULUS OOPHORUS). Antrum postaje sve veći i veći, potiskuje ćelije folikularne koje grade zid folikula, folikul postaje veći , na periferiji je ovarijuma i puca.
OVULACIJA prskanje zrelog folikula i oslobađanje u JAJOVOD (OVIDUKT) sekundarne oocite. U ovom trenutku kada je sekundarna oocita ovulirala ona je u tom trenutku zrela za oplođenje. TOK OOGENEZE Oogeneza započinje za vreme embrionalnog života i traje do menopauze. Oogeneza je DISkontinuiran proces, koji ima pauze, kod kojih ima dodatno stanje kasnije, koja može da predstavlja i sam kraj oogeneze. PRE ROĐENJA: Počinje za vreme embrionalnog života. Nastaju germinativne ćelije u žumancetnoj kesi.
U fazi razmnožavanja OOGONIJE se dele mitotskim deobama i tako znatno uvećavaju svoj broj. Zatim se faza razmnožavanja završava i više se nikada neće ponoviti. Sve oogonije se u fazi rasta diferenciraju u PRIMARNE OOCITE. Sve primarne oocite ulaze u fazu sazrevanja, odnosno u mejozu I i prolaze kroz profazu I sve do stadijuma DIPLOTENA gde se zaustavljaju. To se poklapa sa trenutkom rođenja ženskog deteta. Zaključak i moguće pitanje:
Žensko novorođenče se rađa sa primarnim oocitama zaustavljenim u DIPLOTENU profaze prve mejotičke deobe!!! OD ROĐENJA DO PUBERTETA: Ništa se ne događa. Primarne oocite miruju u diplotenu profaze I. Period mirovanja se naziva DIKTIOTEN! OD PUBERTETA DO MENOPAUZE: Od puberteta pod uticajem hormona priča se nastavlja dalje, ali ne za sve. Nego u svakom ciklusu ide JEDNA ili mali broj dalje, a ostale i dalje miruju. Od puberteta, u svakom od ciklusa, jedna primarna oocita (ili mali broj) koja je do tada mirovala u diplotenu, biva podstaknuta da nastavi sa sazrevanjem. To znači da će biti podstaknuta da završi mejozu I, a folikul u kom se nalazi će sazrevati do stupnja Grafovog folikula. Sve ostale primarne oocite i dalje miruju i čekaju da jednom i na njih dođe red da nastave sa sazrevanjem. DIPLOTEN je za neke produžen nekoliko decenija!!! ZAKLJUČAK:
PRIMARNE oocite mogu provesti u DIKTIOTENU tj. mirovanju (u diplotenu) i nekoliko decenija, dok na njih ne dođe red da nastave sa sazrevanjem. OD PUBERTETA DO MENOPAUZE: Kada se završi mejoza I doći će do OVULACIJE tj. prskanja Grafovog folikula i oslobađanja sekundarne oocite u jajovod. Sekundarna oocita u jajovodu ulazi u mejozu II i ide sve do METAFAZE II, kada se ponovo zaustavlja. Samo ako je oplođena, završava mejozu II (ANAFAZU II, TELOFAZU II) i postati ootida. Ako ne, umreće. ZAKLJUČAK:
Kod SISARA spermatozoid oplođuje SEKUNDARNU OOCITU zaustavljenu u metafazi druge mejotičke deobe. RAZLIKE IZMEĐU SPERMATOGENEZE I OOGENEZE: 1. U spermatogenezi od jedne primarne spermatocite nastaju 4 funkcionalna gameta – spermatozoida. A u oogenezi nastaje samo 1 funkcionalan gamet – ootida. Zašto je to tako? Zato što ćelija daje najviše u razviću zigota; ne može da bude obična ćelija, već super bogata ćelija! 2. Spermatogeneza počinje u pubertetu i traje do kraja života, oogeneza započinje za vreme embrionalnog života i traje do menopauze. 3. Spermatogeneza je kontinuirani proces, oogeneza je diskontinuirani proces. HORMONSKA REGULACIJA: 1. HIPOTALAMUS 2. HIPOFIZA – FSH i LH deluju na gonadu i tu se stvaraju ženski polni hormoni ESTROGEN I PROGESTERON 3. OVARIJUM – ESTROGEN i PROGESTERON Opšta kultura: Da li svi sisari imaju menstrualni ciklus? Samo PRIMATI imaju (VIŠI MAJMUNI – GORILA, ŠIMPANZA, LJUDI). Ostali imaju neki drugi ciklus – ESTRALNI CIKLUS. Kod ovih ciklusa zajedničko – usaglašavanje dešavanja u telu. Različito: kod menstrualnog – sve biva odstranjeno u vidu menstrualnog krvarenja, kod estralnog toga nema. Kod njih se materica priprema, ako nema oplođenja, vraća se, nema menstrualnog krvarenja.
Kada posmatramo menstrualni ciklus, moramo da posmatramo šta se događa sa hormonima GONADOTROPINIMA, šta sa hormonima jajnika, šta u ovarijumu i šta u materici! Hipofiza skoči sa produkcijom FSH i LH. FSH – neki od folikula u ovarijumu natera da nastave sa oogenezom, a sam folikul da sazreva. Oocita u tom folikulu završava DIPLOTEN, a sa druge strane FSH deluje na folikulo. ćel. da stvaraju ESTROGEN (konc. mu raste) – MAX nekoliko dana pred ovulaciju. Deluje na hipofizu koja skoči sa produkcijom LH. Deluje na folikul i dovodi do prskanja, izaziva OVULACIJU. Nakon toga oslobađa se sekundarna oocita i ostaje ovaj prsnuti folikul, koji pod uticajem LH biva transformisan u ŽUTO TELO (transformisani prsnuti folikul). Stvara se zatim i PROGESTERON! Dva moguća scenarija: 1. došlo do oplođenja – žuto telo nastavlja da živi i radi, materica: bazalni nivo, pod uticajem estrogena dolazi do prve faze – zadebljavanje zida materice. Posle ovulacije progesteron dovodi do druge konačne faze dolazi do pripreme, zid je maksimalno zadebljao i stvara se idealna sredina za pripremanje ploda. Žuto telo stvara progesteron, koje održava postojeće stanje materice a samim tim i on održava trudnoću. Sa druge strane, visok nivo progesterona deluje inhibitorno na hipotalamus i hipofizu – da počne ponovo da stvara FSH da ne bi došlo do novog menstrualnog ciklusa. 2. nije došlo do oplođenja – polako žuto telo počinje da degradira/nestaje, stvara sve manje progesterona, on opada i bez progesterona nema ko da održi stanje materice, znači da će nakon pada doći do menstrualnog krvarenja. Hipofiza je slobodna da započne sa produkcijom FSH – novi ciklus!!! MENSTRUALNI CIKLUS – prvi dan je prvi dan krvarenja, nakon njega PREOVULATORNU FAZU i ovulacija i nakon toga POSTOVULATORNA FAZA. Vremenska konstanta ova druga faza – od ovulacije do menstrualnog ciklusa (traje 14 dana).
23.3.2013. BIOLOGIJA RAZVIĆA IV razred gimnazije prirodno-amtematičkog smera Biologija razvića proučava: načine razmnožavanja embrionalno i postembrionalno razviće rast starenje Praktična primena u medicini: 1. veštačko oplođenje 2. regeneracija 3. kloniranje Kako dolazi do oplođenja? (današnja tema) Oplođenje (fertilizacija) – spajanje dve haploidne polne ćelije (muške i ženske) u jednu diploidnu ćeliju – zigot. Spoljašnje – ribe, vodozemci – polne ćelije se oslobađaju u spoljašnoj sredini gde dolazi do spajanje. Unutrašnje – kopnene životinje + neke ribe, oplođenje se odvija u telu ženke. Povećana uspešnost oplodnje. Razvoj embriona kod unutrašnjeg oplođenja: 1. OVIPARNOST – embrion se razvija u jajetu (ovum = jaje), karakteristično za ptice, žabe, većinu beskičmenjaka. Embrion se hrani na račun žumanceta. 2. VIVIPARNOST – karakteristična za većinu sisara. Embrion se razvija u telu majke i hrani se na račun majke (NEMA žumanceta) 3. OVO-VIVIPARNOST – kombinacija oviparnosti i vivi. Karakteristična za neke gmizavce i ajkule. Embrion se razvija u jajetu, ali jaje ostaje u telu ženke. Granule ispod membrane = KORTIKALNE granule Stupnjevi oplođenja: 1. prepoznavanje i kontakt jajne ćelije i spermatozoida (prepoznavanje proteina na površini sperm. sa ____ jajne). Zahvaljujući enzimima koji se luče u organizmu pomažu spermatozoidu da sazreva – KAPACITACIJA (služi za prepoznavanje i kontakt sa jajnom ćelijom, zato što spermatozoid u početku nije aktivan). Zašto je važno da dođe do prepoznavanja? Da ne bi došlo do oplođenja između različitih životinjskih vrsta (pr. mula – sterilne su zato što konj ima 64 hromozoma, magarac 62, mula ima 63 onda i to je razlog zašto je sterilna). AKROZOMALNA REAKCJA – u glavi sperm. nalazi se akrozom sa hidrolitičkim enzimima koji razlažu vitelinsku membranu jajne ćelije. 2. kontrolisani ulazak spermatozoida u jajnu ćeliju – samo jedan ulazi u jajnu ćeliju (MONOSPERMIJA). Izuzetak su ptice (POLISPERMIJA) ali samo jedan vrši oplođenje. Mesto ulaska spermatozoida određuje prvu deobnu ravan. Uz pomoć AKTINSKIH FILAMENATA glava spermatozoida ulazi u jajnu ćeliju – u tom trenutku započinje KORTIKALNA REAKCIJA (prskanje granula). Oko jajne ćelije se formira FERTILIZACIONA MEMBRANA. Kortikalna reakcija – stvaranje fertilizacionog omotača. Od mesta ulaska spermatozoida počinju da prskaju granule i omotač se širi. Ovaj omotač sprečava ostale spermatozoide da uđu u ćeliju i ŠTITI EMBRION U PRVOM STUPNJU RAZVIĆA. Trajanje fertilizacionog omotača: žabe – i posle gastrulacije! čovek – blastocista je bez njega! OBAVEZNO:
Šta je kapacitacija? Akrozomalna reakcija? Kortikalna reakcija? Kako se odvija proces oplođenja?
U kom stupnju mejoze se nalazi jajna ćelija? Kod čoveka u METAFAZI MEJOZE II. Samo ako dođe do oplođenja, mejoza II će se završiti i doći će do spajanja pronukleusa jajne ćelije i spermatozoida. Tokom oogeneze postoje 2 faze: ženska deca se rađaju u profazi mejoze I – DIPLOTEN mejoza II Kod drugih životinjskih vrsta može doći do oplođenja: primarna oocita – valjkasti crvi, sunđeri metafaza I - ________________________________________ 3. spajanje haploidnih jedara gameta
PARTENOGENEZA – razviće jedinke iz neoplođene jajne ćelije. Kod nekih INSEKATA (mravi, pčele, ose), riba, vodozemaca i gmizavaca i PČELA (mužjak – trut partenogenezom, a ženka iz oplođene jajne ćelije) Nema oca, ima dedu! Veštačko oplođenje Kada se primenjuje? Kod nemogućnosti formiranja polnih ćelija, razvijanja embriona... Na osnovu uzroka biraju se metode. Tehnike asistirane reprodukcije: davaoci gameta (donori) oplođenje „u epruveti): prvi put izvršeno 1978. god Luiz Braun, 250.000 beba godišnje Moralne Fertilizacija in vitro Ženama se daju hormoni koji ćće da pospeše OOGENEZU (nastaće veći broj jajnih ćelija), uzima se uzorak sperme i oplođenje se vrši u šolji. Formira se veći broj embriona, sačeka se par deoba i zatim se ti embrioni vraćaju u telo majke. Uspešnost: 30%. Da bi postupak bio uspešniji ranije se _______________________________ Razviće: 1. BRAZDANJE 2. GASTRULACIJA 3. ORGANOGENEZA Informacije za razviće: iz citoplazme jajne ćelije (od majke) aktivnost gena u samim blastomerama i sinteza odgovarajućih proteina Razviće: (kroz koje stupnjeve se prolazi) 1. ZIGOT 2. MORULA 3. BLASTULA 4. GASTRULA – formiranje 3 osnovna tkiva 5. ORGANOGENEZA – formiranje organa Ceo naš organizam nastaje mitotskim deobama: Brazdanje: mitotske deobe 2,4,8,16... BLASTOMERA brze deobe (blastomere se smanjuju) Ove deobe nemaju G1 i G2 fazu, samo ćelijska deoba pa S faza pa ponovo ćelijska deoba! Zbog toga su deobe brze a ćelije se smanjuju. Ide samo replikacija DNK pa nova deoba. Tipovi: 1. POTPUNO – holoblastičko 2. NEPOTPUNO – MEROBLASTIČKO Od čega zavisi brazdanje? Od KOLIČINE ŽUMANCETA (žumance ometa brazdanje).
1. 2. 3. 4.
IZOLECITNE – mala količina ravnomerno raspoređenog žumanceta (sisari, bodljokošci) MEZOLECITNE – razlikujemo VEGETATIVNI (bogat žumancetom) i ANIMALNI POL (od njega se razvija nova jedinka) – vodozemci TELOLECITNE – ptice, mali deo nije žumance CENTROLECITNE – insekti, žumance je smešteno u centru, oko njega tanak sloj citoplazme
Oplođena jajna ćelija sa malom količinom žumanceta može potpuno da se podeli na blastomere (2,4,8...). Na osmom stupnju embrion je iste veličine kao i oplođena jajna ćelija – POTPUNO brazdanje. Kod ptica, veći deo je ispunjen žumancetom, vršni deo ima citoplazmu i samo on se deli. Kod insekata – deli se samo JEDRO novih ćelija, NEMA deobe citoplazme (dok se jedro ne smesti na površinski sloj). Blastula kod sisara = BLASTOCIST! Stupanj od 8 ćelija = MORULA!! Stupanj od 16 ćelija – ćelije se razmiču i stvara se šupljina. Na stupnju od 32 blastule BLASTOCIST – u sredini šupljina BLASTOCEL, i TROFOBLAST na površini!! Gastrulacija = formiranje klicinih listova: 1. EKTODERM (spolja) 2. ENDODERM (unutra) 3. MEZODERM (između) Kako dolazi do formiranja gastrule? Ćelije počinju da se kreću i formiraju 3 sloja tkiva. Kako izgleda gastrula? U unutrašnjosti šupljina - GASTROCEL (šupljina obložena endodermom) koji komunicira sa spoljašnjom sredinom koja se naziva BLASTOPOR (otvor gastrocela). PROTOSTOME = USNI otvor od blastopora (većina beskičmenjaka) DEUTEROSTOME = ANALNI otvor od blastopora (hordati) Gastrula nastaje kretanjem ćelija. Tipovi kretanja: 1. INVAGINACIJA – nastaje endoderm kod morskog ježa. Ćelijice na površini se uvlače u unutrašnjost.. 2. INVOLUCIJA – formira se novi sloj ćelija koji oblaže sa unutrašnje strane prvi sloj ćelija (mezoderm žabe) 3. INGRESIJA - pojedinačne ćeije se odvajaju i ulaze u unutrašnjost gastrule (mezoderm morskog ježa) 4. DELAMINACIJA – raslojavanje, formira se još jedan sloj (epiderm(endoderm*) ptica i sisara) 5. EPIBOLIJA – obrastanje, sada onaj prvi sloj ostaje unutra a oko njega se formira još jedan sloj ćelija (ektoderm žabe) Kako se blastomere kreću? U ćeliji se nalaze CITOSKELETNI ELEMENTI (AKTIN). U međućelijskoj supstanci postoje vlakna duž koje se ove ćelije kreću. ORGANOGENEZA Nastajanje organa. Najpre se formiraju osovinski cevasti organi: 1. CREVNA CEV 2. NOTOHORDA 3. NERVNA CEV Nastanak crevne cevi – Nastanak notohorde –
nastaje od ENDODERMA (procesom DELAMINACIJE kod ptica i sisara)! samo kod hordata (osovinksi skelet), nastaje od MEZODERMA, daće KIČMU kod kičmenjaka. Nastanak nervne cevi – nastaje procesom NEURULACIJE i nastaje od EKTODERMA. Fromiranje indukuju ćelije NOTOHORDE koje se nalaze ispod. Da bi se formirala nervna cev, mora da se formira notohorda. Prvo nastaje nervna ploča, savijaju se krajevi (pravi oluk) i nastaje cev. Ćelije iznad ektoderma nervne cevi formiraće KOŽU.
Sitne plave (između) – ćelije NERVNIH KRESTA. Diferenciranje nervne cevi U prednjem delu – moždani mehurovi (3 pa 5) Ćelije NERVNE KRESTE – plakode za čulne organe (sluh, miris) i ganglije, prateće ćelije nervnih vlakana, srž nadbubrežne žlezde. PLAKODE – začeci čulnih organa! Začeci mišića = SOMITI Segmentacija MEZODERMA bočno od osovinskih organa (mišići nastaju od ćelija MEZODERMA). Ostali organi – nastaju savijanjem, razdvajanjem i povezivanjem ćelija, ali i SMRĆU ĆELIJA (šaka – programirana smrt ćelija – APOPTOZA!! Tokom embrionalnog razvića prsti su spojeni, apoptozom dolazi do razvajanja). MORFOGENEZA – programirana promena veličine, oblika i proporcija embriona!
DIFERENCIJACIJA ĆELIJA Ćelije dobijaju specifičan oblik i funkciju - DIFERENCIJACIJA. Njom nastaju TKIVA procesom HISTOGENEZE (epitelno, vezivno, mišićno i nervno). One zadobijaju ovako specifičnu funkciju i oblik!! Za diferencijaciju je bitna SINTEZA SPECIFIČNIH PROTEINA , pod kontrolom GENA (npr. sinteza hemoglobina SAMO u pretečama crvenih krvnih zrnaca). Mitozom nastaju identične ćerke ćelije. Sve naše ćelije su genetički identične, imaju iste gene. Razlikuju se samo EKSPRESIJOM tih gena. U ćelijama pankreasa – INSULIN (gen se svuda nalazi, u svim ćelijama, ali se stvara u pankreasu). SUDBINSKE MAPE Košićene su VITALNE BOJE (nisu štetne za razvoj embriona) i tako su ektoderm (plavo), endoderm, mezoderm različitim boja.
Od ćelija EKTODERMA: epitel kože i kožne tvorevine nervni sistem čulni organi Od ENDODERMA: crevna cev (crevni epitel) – procesom DELAMINACIJE žlezde organa za varenje Od MEZODERMA: vezivno tkivo skelet i mišići organi za izlučivanje
DETERMINACIJA RAZVIĆA Jajna ćelija je TOTIPOTENTNA (takva ćelija sadrži sve informacije koje su potrebne za razviće celog organizma). Sisari, morski jež, žaba – 2,4,8 blastomera = TOTIPOTENTNOST (tih 8 blastomera sadrže sve informacije za razviće jednog organizma). Teorijski, kada bismo tih 8 ćelija razdvojili, od svakih od njih bi mogla da se stvori jedinka! Ptice, insekti – rano usmeravanje blastomera (već na stupnju od 4 ćelije, te 4 ćelije nemaju potrebne informacije za novu jedinku) Blizanci 1. jednojajčani – jedan spermatozoid oplodio jednu jajnu ćeliju, zigot se podelio na dve ćelije i dve blastomere se RAZDVAJAJU (pošto su totipotentne razvija se odvojena jedinka). Identični su,moraju biti istog pola. 2. dvojajčani – dolazi do sazrevanja dve jajne ćelije, i one su oplođene sa dva spermatozoida. Nisu genetički identični, može biti različit pol. DETERMINISANO RAZVIĆE – karakteristično za INSEKTE, blastomere dobijaju rano svoju specifičnu ulogu, nisu totipotentne. KONTROLISANO RAZVIĆE - karakteristično za SISARE, postoji komunikacija između blastomera i razviće zavisi od EMBRIONALNIH INDUKCIJA. EMBRIONALNE INDUKCIJE Jedno tkivo usmerava razviće drugog tkiva. Kako? Preko lučenja odreženih signalnih molekula (supstanci). Ćelije koje to luče – ĆELIJE ORGANIZATORI, a materije koje luče MORFOGENI. Interakcija između klicinih listova – dodirivanje i lučenje signalnih molekula: ćelije ORGANIZATORI materije MORFOGENI 1. 2. 3.
Jednosmerna (primarna) indukcija – pr. mora da nastane notohorda, i ona stimuliše formiranje nervne cevi. Dvosmerna (sekundarna) indukcija – pr. oko sisara: formiranje očnog pehara (NEUROEKTODERM) i očnog sočiva (ektodermalni epitel). Višesmerna (tercijarna) – koža (ektoderm i mezoderm) i pankreas (endoderm i mezoderm).
Kako blastomere mogu da se iskoriste u medicini? Kada se radi veštačka oplodnja i formira se embrion, uzima se unutrašnje ćelije iz ćelijske mase (imaju informcaiju za razvoj bilo kog organa). Te ćelije se zamrznu, i nakon niza godina, te ćelije se stimulišu određenim hemijskim supstancama da formiraju određene ćelije i da se onda one iskoriste. Tu postoji problem, svaka od ovih ćelija mogla bi nastati nova jedinka, a mi hoćemo organ – sprečava se nastanak novog organizma.
EKTSTRAEMBRIONALNE STRUKTURE ŽUMANCETNA KESICA : kod čoveka – prazna ( ne sadrži žumance, ali ima ulogu - u njoj nastaju IZVORNE (STEM) ĆELIJE GAMETA i KRVNE ĆELIJE!!!!) AMNION - uloga: značajan kod kopnenih kičmenjaka štiti od mehaničkih oštećenja i ISUŠIVANJA (embrion se nalazi u vodenoj sredini) podseća na POREKLO HORION kod ptica služi za DISANJE (kroz ljusku jajeta, horion je odmah ispod ljuske) sisari – za implantaciju (za ugradnju embriona u zid materice), stvara POSTELJICU! ALANTOIS formira od ZADNJEG creva kod oviparnih organizama alantois služi za sakupljanje EKSKRETA – svi krajnji produkti embriona se skupljaju u njemu
učestvuje u stvaranju posteljice, formira KRVNE SUDOVE
Sledeće nedelje test iz mejoze (oogeneza, spermatogeneza) i iz razvića! Kod ljudi, horion nastaje od TROFOBLASTA! Amnion nastaje DELAMINACIJOM, odvajanjem od embriona.
POSTELJICA (PLACENTA) Uloge: ishrana embriona, razmena gasova veza embriona i majke preko pupčane vrpce odstranjivanje štetnih i nepotrebnih materija lučenje hormona (estrogena i progesterona – važnih za održavanje trudnoće) Krv maje i ploda se NIKADA NE MEŠAJU! (najprisnija je veza kod PRIMATA i GLODARA!) Vrste placenti. 1. DISKOIDALNA kod čoveka 2. ZONALNA – pas mačka 3. DIFUZNA 4. KOTILEDONA Upotreba posteljice u medicini i kozmetičkoj industriji: kreme za regeneraciju kože hormoni tumorski markeri (placentalni laktogen, hCG, alkalna fosfataza)
POSTEMBRIONALNO RAZVIĆE Regeneracija - kod daždevnjaka! Ali javlja se i kod nižih organizama (planarija, hidra, morska zvezda) – samo što je to jedan vid reprodukcije Starenje U genomu „zapisan“ maksimalan životni vek (za čoveka 121 god) , kornjače – više od 150.... Kod čoveka – porast u dužini života: 1900. god – 58 god. 1960. god. – 76 god. 1980. god. – 82 god. Antibiotici !!! (glavni razlog produženja) Starenje: Teorija nakupljanja mutacija – somatskih mutacija, umiru ćelije, sporije se obnavljaju Teorija skraćivanja krajeva hromozoma – prilikom svake replikacije se gubi malo na delovima DNK. Telomere – njihovo skraćivanje ne utiče na sintezu. Kod dugovečnih osoba – imaju duže telomere, kod ostalih pri svakoj deobi skraćivanja telomera, one se istroše. Teorija slobodnih radikala – antioksidansi, čim dišemo proizvodimo slobodne radikale koji oštećuju molekule DNK i proteine. Teorija genskog sata – PROGERIJA - ubrzano starenje, rode se kao normalna deca, ali počinju da ubrzano stare, umiru obično sa 11 godina Individualno razviće čoveka (sledeći put) razmnožavanje je polno ...
POSTEMBRIONALNO RAZVIĆE Do nastanka polno zrele jedinke – ADULTA, koji liči na jedinke pa sve do smrti. 1. Rast i remodeliranje – tokom razvića se povećava organizam, ali se bitno ne menja građa. 2. Nepotpuni preobražaj 3. Potpuni preobražaja - leptir
30.3.2013. INDIVIDUALNO RAZVIĆE ČOVEKA Razmnožavanje – polno Oplođenje – unutrašnje Embrionalni i fetalni period: 38-40 nedelja Postembrionalno razviće – rast u detinjstvu i postizanje polne zrelosti (PUBERTET) Oogeneza kod žene: Na rođenju – 2 miliona oocita U 7. godini – 300.000 Od puberteta do menopaze – samo 400 oocita sazri i izađe u jajovod. Kada prsne folikul oslobađa se SEKUNDARNA oocita. Ceo ciklus dešava se u JAJOVODU. Nakon 24-30 sati – 2 blastomere. Brazdanje je POTPUNO (zbog male količine žumanceta – izolecitne). Drugog dana nakon oplođenja formirane su 4 blastomere. Trećeg dana – rana morula, četvrtog kasna. 6,7 dan dolazi u UTERUS (ENDOMETRIJUM) i dešava se implantacija. Karakteristično za mitozu: brze su deobe, nema G1 i G2 faze, već samo S faza (replikacija DNK) i odmah nakon toga deoba ćelije. Ćelije zbog toga ne stižu da rastu i nema promene veličine između zigota i RANE/KASNE MORULE. Blastocist se sastoji iz spoljašnjeg sloja – TROFOBLAST, unutrašnje ćelijske mase i blastocista. Ćelije trofoblasta kreću da se dele – invazija trofoblasta. Razlaže se tkivo endometrijuma i dolazi do implantacije embriona. Negde oko 9 dana – imamo već 2 sloja ćelija (ćelije počinju da migriraju). EPIBLAST i HIPOBLAST. Formiraju se dve šupljine (žumancetna kesica – od hipoblasta, a amnionska od epiblasta!!!) 11 dan – ćelije trofoblasta, epiblast je plav (amnionska šupljina) i hipoblast (žum. kesica). Prostor između – ekstraembrionalna šupljina.
Poreklo ekstraembrionalnih struktura BLASTOCIST : 1. TROFOBLAST a) sinciciotrofoblast (omogućava implantaciju embriona) b) citotrofoblast 2. UNUTRAŠNJA ĆELIJSKA MASA a) epiblast amnion tri klicina lista (ektoderm, mezoderm, endoderm) b) hipoblast žumancetna kesica Kako se formiraju 3 klicina lista? Crveno – mezo Plavo – ekto Žuto – endo Od ćelija trofoblasta – HORIONSKE RESICE.
Horion kao endokrini organ
Sintetiše i neke hormone. 1. Humani horionski gonadotropin 2. Progesteron – održava debljinu endometrijuma i bogatu mrežu krvnih sudova 3. Somatomamotropin – aktiviranje mlečnih žlezda za buduću laktaciju od oplođenja 0-8 nedelja – EMBRIONALNI PERIOD 8 – 28. nedelje – RANI FETALNI 28. do rođenja – KASNI FETALNI PERIOD EMBRIONALNI PERIOD Embrion stiče osnovna svojstva humanog organizma. Nervna cev je potpuno zatvorena. Obrazovani su MEZODERMALNI SOMITI. Pojavljuju se začeci eksstremiteta. Diferencira se osnovna struktura tkiva i organa. 17. dan: Žumancetna kesa i 3 klicina lista, notohorda se formirala koja stimuliše ćelije ektoderma da stvore nervnu ploču (nervni oluk) – primitivna traka. 22. dan: Notohorda, nervna cev, ektroderm, ćelije nervne kreste. Od ćelija nervnih kresta se obrazuju ______________________________ Primer formiranja nervne cevi – PRIMARNA INDUKCIJA. Očno sočivo – SEKUNDARNA Pankreas i koža – TERCIJARNA INDUKCIJA. 35. dan: Embrion je veličine 1 cm.
RANI FETALNI PERIOD Brz rast organizma i diferenciranje različitih tkiva i organa. Promene spoljašnjeg oblika tela. Fetus ima disproporcionalno veliku glavu. Javlja se mišićna aktivnost. 30 cm – 600 g
KASNI FETALNI PERIOD Koža postaje deblja i svetlija. Nokti rastu do ivice prstiju. Oči mogu da se otvaraju posle 7 meseca. Pluća i bubrezi još nisu u potpunosti razvijeni.
Delovanje štetnih činilaca u trudnoći: Lekovi – TALIDOMID Virusne i bakterijske infekcije – virus boginja, rubeola , gluvoća Nepravilna ishrana – nedostatak folne kiseline – defekti nervne cevi pušenje – ugljen-monoksid, fetotoksične hemikalije – smanjena telesna težina i konvulzije alkohol – fetalni alkoholni sindrom zračenje – leukemija NOVOROĐENČE Lice veoma malo u poređenju sa veličinom lobanje. Dolazi do pomeranja i rasat kostiju u neokoštalim područjima. Jezik manje pomičan. Dijafragmalno disanje. Puls je povišen. Alometrijski rast – svi delovi tela ne rastu istom brzinom. Majčino mleko najvažniji faktor rasta.
Razviće nervnog sistema u detinjstvu. Burne promene u pubertetu.
1. 2. 3.
POSTEMBRIONALNO RAZVIĆE Visceralni tip rasta – pluća, jetra, pankreas, bubrezi Neuralni tip rasta – mozak, kičmena moždina, oko, unutrašnje uho Genitalni tip rasta – polni organi
Hormoni koji utiču na rast: 1. Hormon rasta – deluje na jetru i utiče na proizvodnju somatomedina. 2. Somatomedin – utiče na rast hrskavice i mišića. 3. Tireoidni hormoni – diferencijac ija ćelija u nervnom sistemu, sazrevanje centara okoštavanja. 4. Androgeni hormoni – rast tokom puberteta i pojava sekundarnih polnih karakteristika.
6.4.2013. MOLEKULARNA BIOLOGIJA Sledeća dva puta krećemo na neku „primenu“ (zadatke); radićemo ih zajedno. Promenila se postava ljudi koji prave pitanja, biće logičnija pitanja i neće biti kilometarska pitanja. Ova tri predavanja (+ nasleđivanje) NE BUBATI SAMO (učiti logički)!!!! Izučava strukturu, funkciju i međusobne odnose nukleinskih kiselina, proteina i drugih bio-makromolekula. Cilj – molekularnu osnovu ________________
NUKLEINSKE KISELINE (struktura i biološka uloga) DNK i RNK molekuli DNK – nosilac nasledne informacije kod svih organizama (izuzev kod nekih virusa). Uvek je dvolančani molekul. Svi organizmi (i prokarioti i eukarioti) imaju dvolančanu DNK – samo kod nekih virusa jednolančana. NUKLEOTID – šećer pentoza se sa prvim C atomom vezuje sa bazom GLIKOZIDNOM VEZOM. Baza + šećer = NUKLEOZID Na C-5 nalazi se fosfatna grupa (jedna, dve ili tri). I ovo se naziva – nukleozid-mono(di/tri)fosfat PENTOZA – riboza (na C-2 atoma hidroksilna grupa) i deoksiriboza (na C-2 atomu se nalazi vodonik). AZOTNE BAZE – 1. purini – veći su, izgrađeni su od dva prstena a. adenin b. guanin 2. pirimidini – ima ih 3: citozin, timin i uracil a. citozin i timin – DNK b. uracil – RNK Postoji dva različita tipa nukleotida!! Ribonukleotidi i deoksiribonukleotidi – 8 potencijalnih nukleotida. Uvek se ispred skraćenice stavlja malo slovo D – za DNK (dAMP, dGMP...) Sastav nukleotida: deoksiadenozin = šećer deoksiriboza i baza adenin (deoksiriboza-adenin može da se isto kaže) adenozin = riboza i adenin Od čega je izgrađen molekul ATP-a? Nije isto adenozin i + šećer + 3-fosfatne grupe već je adenozin + 3-fosfatne grupe!!!
Nukleotidi se povezuju FOSFODIESTARSKIM VEZAMA (između fosfatne grupe na C-5 atomu jednog nukleotida i hidroksilne grupe C-3 drugog u istom polinukleotidnom lancu) Kada povežemo nukleotide fosfodiestarskim vezama – dobijamo OKOSNICU LANCA. Ono što daje specifičnost svakom lancu su AZOTNE BAZE koje su povezane sa šećerom pentozom. Zahvaljujući načinu povezivanja nukleotida, uvek sa jedne strane ostane slobodna fosfatna grupa (5’ kraj!!), a sa druge grupe ostaje slobodna hidroksilna grupa (3’ kraj!!)!! Svi lanci imaju orijentaciju 5’ – 3’! (jako bitno) PRIMARNA STRUKTURA – redosled i broj ribonukleotida ili deoksiribonukleotida u jednom polinukleotidnom lancu.
Broj mogućih kombinacija je 4n, znači da je broj BESKONAČAN. n – broj nukleotida u tom lancu Ogromna je genetička raznovrstnost. Kod čoveka = 3,2 x 109 = broj gena 30000 SEKUNDARNA STRUKTURA NUKLEINSKIH KISELINA – to je u stvari dvolančana zavojnica. Struktura se odnosi na činjenicu da se molekuli sastoje iz dva međusobno komparativna antiparalelna nukleotidna lanca. Uvijena je UDESNO. Formira se zahvaljujući VODONIČNIH VEZA između komplementarnih baza (A=T, G≡C) Antiparalelni – ako je slobodna fosfatna grupa (5’) sa iste strana njemu je slobodna hidroksilna grupa (3’). A=T G=C A+G = C+T Dovoljno je znati SAMO zastupljenost jednog nukleotida! npr. A=12% T=12% 5’ AAACGCACGGT 3’ A=5 =T C=6=G 3’ TTTGCGTGCCA 3’ A+T+C+G = 100% A=12% + T=12% 24%AT GC=100%-24% = 76% G = 38% = C A=T G≡C Teže je raskinuti lanac sa više GC parova! (teže je razdvojiti vodonične veze) – DENATURACIJA – raskidanje H veza Potrebna je viša temperatura kod GC parova!!
3 molekula DNK, svi su dvolančani I 10% C 10%G 20%CG II 51%G = x nije dvolančano, već jednolančano!!! – VIRUSNOG POREKLA III 17%A 34%AT66% GC IV 10%A 40% G 80%GC 20%AT V 20%T 24%C 48%GC 40%AT – ne može, nije dvolančano! – VIRUSNOG POREKLA
RNK mogu imati INTRAMOLEKULSKO povezivanje i mogu da formiraju sekundarnu strukturu! (oblik deteline) Tercijarna struktura je u obliku L (a ne u obliku deteline). HROMATIN – tercijarna struktura!!! DNK molekuli su ogromni, u jednoj ćeliji je dugačka 2 m. DNK je spakovana veoma uredno, organizovano uz pomoć različitih PROTEINA. DNK u jedru formira HROMATIN! Prokariotski hromozom – imaju cirkularnu formu DNK koja se nalazi u citoplazi i taj deo nazivamo NUKLEOID!! Nema na sebe zakačene proteine, nije u obliku hromatina, već je samo skupljena u jednom delu citoplazme. A naša DNK je u obliku hromatina spakovana u jedru. Hromozomi su u veoma kratkom periodu u ćeliji (samo pri transportovanju). U normalnim uslovima DNK je u formi HROMATINA u jedru!!! Euhromatin – svetliji, disperzniji, DNK slabije upakovana - tu se nalaze AKTIVNI GENI.
Heterohromatin – kondenzovaniji, tamniji, bolje se boji, tu se geni NE PREPISUJU. Menja se raspored euhromatina i heterohromatina. HROMOZOMI ČOVEKA – 46 (23 homologa para) Kada se izračuna broj molekula DNK, lako je izračunati broj lanaca (uvek dvostruko veći od broja molekula)! DVOLANČANA DNK je povezana sa HISTONIMA – mali bazni proteini i povezuju se sa DNK (pozitivno su naelektrisani, a DNK negativno zbog fosfatnih grupa). 5 različitih tipova histona (molekula: h1,h2,...) Geni za histone su umnoženi zbog toga što je DNK ogromna! (da bi mogla da se cela upakuje) I zato su geni SVI umnoženi – umereno umnožene sekvence! Umnožavaju se po 2 molekula! (8 molekula – pravi se loptica i na njega se obmotava DNK i nastaje NUKLEOZOM – prvi nivo DNK!!) Kada se umnože, pravi se SOLENOID (6 NUKLEOZOMA zajedno!) – povezani su sa H1 histonom (ne ulazi u sastav nukleozoma već učestvuje u povezivanju!) Stvara se hromatinska nit znači! Ona se dodatno upetljava i bla bla.... sa NEHISTONSKIM proteinima se stvara METAFAZNI HROMOZOM! Na kraju je najkondenzovanije stanje DNK (najbolje upakovan) jeste u toku ĆELIJSKE DEOBE! Od G2 podfaze interfaze prethodi _____________________________ METAFAZNI HROMOZOM Izgrađeni od 2 molekula DNK! (4 lanca) Molekul DNK = HROMATIDA Ako pripadaju istom hromozomu = SESTRINSKE HROMATIDE p i q- krak! (mogu biti isti kod metacentričnih hromozoma) Na krajevima nalaze se TELOMERE – učestvuju u povezivanju DNK sa jedrovom membranom i bitni za stabilizaciju! Tokom života se procesom replikacije se skraćuju i pretpostavlja se da zato dolazi do starenja. U METAFAZI su hromozomi najuočljiviji!
RNK MOLEKUL Uvek je jednolančan! Hidroksilna grupa na C-2 atomu šećera dovodi do nestabilnosti dvolančane strukture. U sastav – RIBONUKLEOTIDI (od šećera pentoze, 4 azotne baze A, U, G, C) – ima 8 _______ Više tipova: 1. iRNK – informaciona – nosilac informacije za SINTEZU proteina 2. rRNK – ribozomske 3. tRNK – transportne 4. snRNK – male nuklearne DOGMA MOLEKULARNE BIOLOGIJE DNK replikacija DNK transkripcija RNK translacija POLIPEPTID Od RNK molekula može se sintetisati DNK molekul!! Jedino odstupanje od ovakvog toka genetičke informacije postoji kod jedne grupe RNK virusa –
PROTEINI Proteini su polimeri izgrađeni od aminokiselina. 20 aminokiselina koje ulaze u sastav proteina. Poseduju AMINO, KARBOKSILNU GRUPU i OSTATAK (po njemu se razlikuju). Mutacije – neutralne: kada ne dolazi do promene u funkciji (samo strukture). Neke se malo razlikuju Lys i Arg – bazne am-kis. ulaze u sastav histona. Aminokiseline se povezuju PEPTIDNIM VEZAMA – polarne veze između amino grupe jedne i karboksilne druge uz oslobađanje vode. Polipeptidni lanac – na njemu se mogu razlikovati 2 kraja :
n-kraj (amino) i c-kraj (karboksilni)
PRIMARNA STRUKTURA – redosled aminokiselina Samo jedna promena aminokiseline u polipeptidnom lancu možed a dovede do gubitka ili promene funkcije. Kada se do mutacije koja zahvati samo jedan nukleotid (jedan kod) – dovodi do potpuno druge funkcije hemoglobina (anemije) SEKUNDARNA STRUKTURA – alfa-heliks ili beta-ploča Formira se zahvaljujući vodoničnim vezama koje se raskidaju DENATURAIJOM. Alfa-heliks : svaka 4 aminokiselina se poveže vodoničnom vezom. Beta-ploča : međusobno povezivanje udaljenih delova polipeptidnog lanca. TERCIJARNA STRUKTURA – uključuje i drugi i prvi oblik + prostorna struktura 1. globularni – u obliku lopte (kompaktna struktura); obično su enzimi (funkcionalna uloga) 2. fibrilarni – u obliku konca; imaju strukturne uloge; keratin i kolagen KOLAGEN – 25% mase svih proteina, izgrađen je od 3 niti međusobno uvijena. Grupa kolagenskih bolesti: 1. nedostatak vitamina C u ishrani – SKORBUT (uzrok je iz spoljašnje sredine!) – nepravilna sinteza kolagena, krvarenje 2. nedostatak kolagena – EHLERS-DANLOS-ov sindrom – mutacija (uzrok unutrašnji) ELASTIN – fibrilarni protein; ulazi u sastav kože, arterija, ligamenata... KERATIN – za sisare alfa, a za ptice i gmizavce beta-keratin! KVATERNARNA STRUKTURA – više polipeptida koji ulaze u sastav proteina pr. hemoglobin
ULOGE PROTEINA: Enzimi – snižavaju energiju aktivacije hemijske reakcije. Svaki odgovara odgovarajućem supstratu. ENZIMOPATIJA – nedostatak odgovarajućeg enzima. (recesivne su bolesti) Homologi parovi hromozoma, na istim genskim lokusima nalaze se isti geni. TRANSPORTNA ULOGA: hemoglobin, mioglobin – kiseonik aktin miozin – kontrakcija mišića REGULATORNA ULOGA – HORMONI 1. proteinski 2. regulatorni
www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed
REPLIKACIJA Na nju se oslanja transkripcija. Molekuli sa mogućnosti AUTOREPRODUKCIJE – matrica za svoju sintezu. Zašto su molekuli DNK sposobni za ovo? Baš zbog građe! Dva lanca kada se odvoje mogu služiti kao matrice za sintezu sebi komplementarnih lanaca (nastaće 2 nova molekula ista kao prethodna). Vrši se denaturacija i stvaraju se komplementarni nukleotidi! I tako nastaju dva potpuno identična molekula DNK! Pojava da se od jednog molekula DNK stvaraju dva (koji imaju roditeljski i novi lanac) = SEMIKONZERVATIVAN MODEL REPLIKACIJE! Replikacija se odvija na REPLIKACIONOJ VILJUŠCI! U toku replikacije se NE odviju sve veze, već sve ide postepeno. Dolazi do denaturacije, i dva lanca služe kao matrica i uvek je 5’-3’ smer! Donji lanac se denaturiše!! Denaturacija se uvek vrši u jednom smeru! Donji se sintetiše u fragmentima!! Replikacija ima isti princip i kod prokariota i kod eukariota. Kod eukariota imamo linearne hromozome i zato se replikacija mora raditi na više meste (isti hromozom se replicira na više mesta, nikada ne kreće sa kraja već sa sredine). Origin replikacije – kreću sa obe strane! REPLIKON se sastoji od dve replikacione viljuške!! Lanak u OKAZAKI-FRAGMENTIMA. BIDIREKCIONA – vrši se u oba smera (i na jednu i na drugu stranu) Kod prokariota – TETA STRUKTURA – polaze dve replikacione viljuške u suprotnim smerovima. Kod eukariota – više replikacionih viljuški – sočivasta struktura 3’-5’ matični lanac 5’-3’ zašto? DNK-polimeraze – enzimi – hvataju deoksiribonukleotid-3-fosfate, otkidaju 2 fosfatne grupe i oslobođenu energiju poslednju FOSFATNU grupu povezuju sa HIDROKSILNOM grupom. Matrični lanac – 3’-5’ suprotno od smera replikacije Drugi lanac – 5’-3’ Poslednje uređen nukleotid uvek ima slobodnu 3’ grupu!! (Zato je 5’-3’ smer!!)
DNK-polimeraze 3’-5’ egzonukleazna aktivnost – omogućava da se u toku replikacije napravi što manje grešaka! (3’-5’ korektorska aktivnost) U toku replikacije da bi ugradila sledeći nukleotid mora da proveri prethodno ugrađeni nukleotid. Enzim donozi nukleaze i povezuje sa nukleotidima. Npr, doneo je pogrešan nukleotid i pre nego što donese sledeći, DNK-polimeraza proveri i iseče kraj (ukloni nukleotid), ubaci dobar i nastavi sintezu. Zahvaljujući ovome, imamo veću preciznost i sprečava se započinjanje aktivnosti. Znači, ovi enzimi ne mogu sami da započnu replikaciju.
Započinjanje replikacije – sinteza RNK-polimeraze!! (omogućava 3’ kraju da proveri _______, omogućava DNKpolimerazi da započne proces) HELIKAZA – vrši DENATURACIJU DNK POLIMERAZA III (prokariota) ili delta – kod eukariota – vrši ugradnju nukleotida LIGAZOM – povezuju prelazi kod ________
13.4.2013. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
10.
11.
12.
13. 14. 15. 16. 17.
Utvrđeno je da dvolančani molekul DNK sadrći 30% adenina. To znači da je zastupljenost ciozina u njemu 20%. Tačno! Utvrđeno je da jednolančani molekul DNK sadrži 15% guanina. To znači da je zastupljenost timina u njemu 35%. Netačno! Dvolančani molekul DNK koji sadrži 17% adenina zahteva višu temperaturu za denaturaciju od dvolančanog molekula DNK koji sadrži 17% citozina. Tačno! DNK molekuli svih organizama organizovani su kao hromatin. Netačno! U sastav ribonukleozida ulazi šećer riboza, azotna baza i fosfatna grupa. Netačno! U ribonukleotidu azotna baza je vezana za 3’ C atom šećera riboze. Netačno! Vezana je za 5’ glikozidnom vezom! Svi proteini imaju kvaternarnu strukturu. Netačno! Sekundarnu strukturu polipeptida određuju kovalentne veze. Netačno! U sastav DNK molekula nalazi se: a. deoksicitidin monofosfat b. citidin monofosfat c. citozin monofosfat d. deoksicitozin monofosfat Koliki je diploidni broj hromozoma organizma čija somatska ćelija poseduje 40 sestrinskih hromatida? Kada se posmatra replicirani hromozom, sestrinske hromatide – 2. Znači ima 20 diploidnih hromozoma! Ako se ima 80 lanaca – 40 sestrinskih hromatida! 20 polinukleotidnih lanaca – 5 diploidnih hromozoma! Molekul DNK – dvolančan, može se prikazati kao jedna hromatida. Jedan hromozom ima 1 molekul DNK (=hromatida). Drugi hromozom ima 2 molekula DNK (sestrinske hromatide). 1 molekul ima 2 polinukleotidna lanca (kada je Nerepliciran). Posle replikacije ima 4 lanca!!! Mitoza i interfaza: Iz G0 faze ulazi u G1 fazu. Iz nje ide u S fazu(replikacija) G2 faza (priprema za deoba) Mitoza (profaza, metafaza, anafaza, telofaza) i iz telofaze izlazi u G0 fazu ili će ići u deobu. Nereplicirani hromozomi – sve do kraja S faze! Do anafaze su replicirani – pucaju centromere. Od anafaze – jedna hromatida i tako sve do sledeće replikacije. 1 hromozom, 2 molekula DNK i 4 lanca – od S do anafaze! 1 hromozom, 1 molekul DNK i 2 lanca – od anafaze do S! Oogonija – oogeneza. Ova ćelija mora da postane primarna oocita . Oogonija – ima nereplicirane hromozome, ali treba da postane ćelija koja će ući u mejozu. Zato prelazi u repliciranu – primarna oocita/spermatocita! Diploidna je! Ima duplo više molekula DNK, 184 polinukleotidna lanca! Mejoza I – dve sekundarne oocite – oocita i primarno telo (spermatocite dve). Imaju 2 molekula DNK i 94 lanca! Mejoza II – odvajaju se hromatide, broj hromozoma je isti, ali imaju 1 molekul – 23 molekula i 46 lanaca! 2n=30 – G2 faza 60 molekula DNK, 30 u sekundarnoj spermatociti! (igrati se ovim, provežbati, biće ovo 99% na prijemnom) Sekundarna struktura DNK molekula a. određena je brojem i redosledom nukleotida u polinukleotidnom DNK lancu b. određena je fosfodiestarskim vezama c. se odnosi na dvostruki heliks DNK d. tačno je sve navedeno RNK molekuli mogu imati samo primarnu strukturu. Netačno! Mogu imati i sekundarnu. Pojam fibrilarni protein odnosi se na: tercijarnu strukturu Replikacija eukariota započinje na više mesta odjednom Bidirekciona replikacija karakteristična je za obe grupe organizama(i prokariote i eukariote) U G1 fazi interfaze ćelija diploidnog organizma poseduje 36 polinukleotidnih DNK lanaca. To znači da je diploidni broj hromozoma tog organizma 18 (i molekula je 18)!
TRANKSRIPCIJA
To je sinteza molekula RNK, odnosno, prepisivanje genetičke informacije sa moelkula DNK na RNK. Samo mali deo DNK se prepisuje u molekulu RNK. Taj mali deo – GEN, vrši se proces nasprem jednog od dva lanca (samo jedan je matični lanac) ima 3-5’ orijentaciju i tranksripcija se vrši u 5-3’ smeru. Promotor – vrši denaturaciju i na osnovu komplementarosti donosi ribonukleotid_______ i koristi samo jedan lanac. 5’ kraj napušta DNK a na 3’ se vrši ugradnja. Razlikuju se samo sekvence koje se prepisuju. Matični ima 3’-5’ orijentaciju!!! Ribonukleozid trifosfat – hvata ga enzim i poslednju fosfatnu grupu povezuje sa hidroksilnom grupom na 3’atomu šećera!
OSNOVNE RAZLIKE U ODNOSU NA REPLIKACIJU 1. Pri transkripciji samo jedan lanac DNK služi kao model za sintezu RNK prepisa i on se naziva MATRIČNI LANAC. Drugi DNK lanac je nematrični i on ima isti redosled nukleotida kao i RNK prepis (jer su i jedan i drugi komplementarni matričnom lancu) samo što ima timine tamo gde su u RNK prepisu uracili. Formirajući/smisleni lanac – NE učestvuje u replikaciji! Kodirajući/matrični – on se prepisuje. pr. matrični lanac 3’AACCGA5’ – 5’UUGGCU3’ 2. Pri transkripciji samo jedan mali deo molekula DNK služi kao model za sintezu RNK prepisa i on se naziva GEN. GEN – deo molekula DNK koji predstavlja informaciju za sintezu ili polipeptida ili jednog molekula RNK Prokariota – jedan tip RNK polimeraze prepisuje sva tri tipa RNK molekula (znači ima samo jedna) Eukariota – tri tipa RNK polimeraza RNK polimeraze u eukariotskoj ćeliji: 1. RNK polimeraza I – rRNK, 28S, 18S 2. RNK pol II – mRNK, i neke snRNK 3. RNK pol III – tRNK i neke snRNK, 5S rRNK PROMOTOR – je glavna regulatorna sekvenca gena. Mesto na genu koje biva prepoznato od strane RNK polimeraze, mesto za koje se RNK polimeraza vezuje i na kom se orijentiše. Molekul DNK – orijentacija 5’-3’ i 3’-5’, od PROMOTORA i njegove orijentacije – taj lanac je matrični. Tu sekvencu prepoznaju RNK polimeraze!
1. 2.
3.
OSNOVNE FAZE: prepoznavanje promotora – enzim mora da prepozna promotor. INICIJACIJA Kod prokariota – RNK polimeraza može sama da prepozna promotor zahvaljujući jednoj od svojih subjedinica koja se naziva SIGMA FAKTOR. Dolazi do lokalne denaturacije DNK i započinje se proces ugradnje ribonukleotida fosfodiestarskim vezama u. RNK polimeraze nemaju aktivnost kao DNK polimeraze, ne treba im nikakva početnica. Kod eukariota – ni jedna od RNK polimeraza NE MOŽE sama da prepozna promotor već im je za to neophodna pomoć proteina koji se zovu TRANKSRIPCIONI FAKTORI – proteini koji se označavaju kao TF! Prvo na promotor dolazi transkripcioni faktor, pa onda drugi faktori i oni dovode RNK polimerazu. ELONGACIJA – vrši ugradnja ribonukleotida, stalno se vrši denaturacija prepisanog DNK molekula. TRANSKRIPCIONI MEHUR se pomera ali je uvek iste veličine (17bp) jer RNK prepis ne ostaje vezan za DNK matrični lanac.
4.
TERMINACIJA – matrični lanac je 3’-5’. Većina eukariotskih gena nema iz promotora kontinuiranu kodirajuću sekvencu, već imaju modularnu ili mozaičnu strukturu. Delovi kodirajuće sekvence tj. EGZONI su ispresecani nekodirajućim sekvencama tj. INTRONIMA. Prepisuju se i egzoni i introni! Geni su diskontinuirani zbog prisustva introna, znači imaju mozaičnu/modularnu strukturu.
Pekarski kvasac: 4% gena sadrži introne Voćna mušica: 83% gena sadrži introne Sisari: 90% gena sadrži introne DISTROFIN – 3685 aminokiselina (najveći gen u našem genomu) Prokariote RNK je odmah zreo i spreman da posluži za ugradnju aminokiselina. Još nije ni završena transkripcija, a već dolaze ribozomi. U toku transkripcije se veoma često iza jednog promotora nalazi više gena uključeni u taj proces (pr. razgradnja laktoze). Policitronska RNK – pravi sva 3 proteina koja razgrađuju glukozu Znači, proces tranksripcije i translacije nisu ni prostorno, ni vremnski razdvojeni i zato RNK prepis strukturnog gena (gen koji kodira polipeptid) predstavlja zrelu iRNK koja odmah može da se translatuje. Kod eukariota, procesi tranksripcije i translacije su i prostorno i vremenski razdvojeni (transkripcija se odvija u jedru, a translacija u citoplazmi) i zato primarni RNK prepis strukturnog gena predstavlja pre-iRNK koja mora da prođe kroz proces OBRADE PRIMARNOG TRANKSRIPTA u jedru, da bi postala zrela iRNK koja može da se translatuje. U jedru se vrši tranksripcija, nastaje trenutrni prepis – to nije iRNK. On se prerađuje i nastaje zrela iRNK! Biva transportovan iz jedra u citoplazmu. Šta prolazi kroz pore? RNK izlazi, ulaze svi enzimi, proteini za replikaciju i translaciju, nukleotidi – svi proteini se sintetišu u citoplazmi.
OBRADA PRIMARNOG TRANSKRIPTA iRNK 1. Na 5’ kraj se dodaje „KAPA“ (7’ metil-guanozin) ribonukleotid. Na 3’ kraj se dodaje „POLI-A REP“ (niz od oko 200A) – sekvenca ribonukleotida. Ribonukleotid nosi neku grupu, služi da označi početak informacione RNK (u knjizi piše da služi za povezivanje, ali neće to pitati, ali je moguća funkcija da označi početak iRNK!) Početak translacije je AG kodon – kodira i metioni. iRNK: 5’CCCAUGGAC CAU jedan kodon, GGA drugi a može i CCA jedan... Mora da se označi početak! Poly-A rep se naknadno sintetiše, NE PREPISUJE SE SA DNK!! A služi da stabilizuje iRNK i da omogući da izaće iz jedra! 2. Isecanje introna i spajanje egzona u kontinuirani niz. Isecanje introna vrše SPLAJSOZOMI koji se sastoje od proteina i snRNK (malih nuklearnih RNK). Ako se dođe do greške, promeniće se okvir čitanja. Zahvaljujući nuklearnim RNK – komplementarni su egzon intron i povezuju se na spoj i mutiraju i isecanje je precizno. Introni – šta će nam? Zahvaljujući njihovom postojanju, moguća je ALTERNATIVNA OBRADA TRANSKRIPTA. Nema puno gena (30.000). ALTERNATIVNA OBRADA TRANSKRIPTA Jedan gen sa 4 egzona i dobija se RNK primarni prepis – može se dobiti veliki broj proteina.
rRNK Potpuno se isto prepisuje. Kod rRNK – uloga da se poveže sa proteinima i da postanu velike i male subjedinice (samo u obliku TRANSLACIJE se spajaju)! Svedbergove konstante – prokarioti 70S i eukarioti 80S – brzina centrifugiranja (taloženje u pitanju). Velika subjedinica : 60S = 5S Kratki kraci akrozemalnih hromozoma – geni za rRNK i umnoženi su geni (veće kopije). Zašto? Treba nam puno ribozomoma. Spoj 3 različite sekvence. Kada prepišemo jedan gen, dobićemo 45S pre-rRNK. Kada se iseče molekul, 3 različita molekula RNK. Geni za rRNK su srednje ______________________________-Geni za rRNK se prepisuju u deo jedra gde se vrši transkripcija – NUKLEOLUS!
tRNK Ima sekundarnu i tercijarnu strukturu (detelina i L). Na 3’ kraju CCA sekvenca na kojoj se kači amino-kiselina, ima 3 petlje (ribozom, enzim koji je tačno specifičan koji prenosi i kodon – prepoznaje se antikodonskom petljom).
GENETIČKA ŠIFRA GENETIČKA INFORMACIJA je napisana tripletima nukleotida na molekulu DNk, koji se nazivaju KODOVI. Prilikom transkripcije kodovi se prepisuju u komplementarne triplete nukleotidan na iRNK, koji se nazivaju KODONI. Prilikom translacije kodoni sa iRNK se dešifruju komplementarnim sparivanjem sa tripletima nukleotida na tRNK, koji se nazivaju ANTIKODONI. UUA – KOD AAU - KODON UUA – ANTIKODON Tok genetičke informacije sa DNK na iRNK pa na polipeptid predstavlja DOGMU molekularne biologije. Izuzetak su RETROVIRUSI koji mogu da na RNK matrici sintetišu DNK, zahvaljujući svom enzimu REVERZNOJ TRANSKRIPTAZI. 64 potencijalne kombinacije 4 nukleotida možemo da napravimo da bismo dobili KODON. U građi polipeptida učestvuje samo 20 aminokiselina (ima više kodova/kodona u odnosu na aminokiseline). Met ili Trp kodirane su samo od jednog kodona. Ali postoje npr Arg koje su kodirane sa 6 različitih kodona. Koliko će kodona da kodira zavisi od amino-kiseline. 64 kodona 61 smisleni kodon (predstavlja šifru za neku od aminokiselina) i 3 besmislena ili STOP kodona (označavaju kraj translacije). STOP kodoni su: UAA, UAG i UGA!!!! STARTNI KODON je AUG (metionin). Samo aminokiseline metionin i triptofan imaju po jednu šifru. Sve ostale aminokiseline imaju više različitih šifri i ta pojava se naziva DEGENERACIJA GENETIČKOG KODA. Različite šifre koje označavaju istu _____________
GENETIČKA ŠIFRA JE UNIVERZALNA (bilo da ste kvasac, drvo ili ptica, uvek su isti stop kodoni)! Izuzetak kod mitohondrija – neki kodoni su drugačiji!!
TRANSLACIJA Princip: Translacija se vrši u 5’-3’ smeru. Kako se prevodi? Započinje tako što sa mala subjedinica veže za ___________ Dolazi tRNK koja nosi _________ Kada se formira kompleks, formira se INICIRANI KOMPLEKS. Dolazi velika subjedinica i formiran je ribozom! U A mesto dolaze nove transportne RNK. U P mesto _________________________ Formira se peptidna veza između dve aminokiseline i peptid je nakratko u A mestu. Posle je A mesto ponovo spremno da primi tRNK. Dipeptid se prebacuje na mesto do uspostavljanja peptidne veze (u P prazno, u A mestu _______) U A mestu nađe jedan od stop kodona – proces se završava!
20.4.2013. GENETIČKA ŠIFRA Nabubati genom, gen... Genetička informacija je napisana tripletima nukleotida na molekulu DNK, koji se nazivaju KODOVI. Prilikom transkripcije kodovi se prepisuju u komplementarne triplete nukleotida na iRNK, koji se nazivaju KODONI. Prilikom translacije kodoni sa iRNK se dešifruju komplementarnim sparivanjem sa tripletima nukleotida na tRNK, koji se nazivaju ANTIKODONI. Mali DNK je kodirajući – KOD. Posle transkripcije nastaju KODONI (komplementarni su – AU,CG,CG). U translaciji kodoni služe za ugradnju AMINOKISELINA u polipeptidne lance. Zato mora postojati posrednik – tRNK! One nose ANTIKODONE koji su komplementarni kodonima i nose odgovarajuće aminokiseline. TOK GENETIČKE INFORMACIJE sa DNK na iRNK pa na POLIPEPTID predstavlja DOGMU MOLEKULARNE BIOLOGIJE. Izuzetak su RETROVIRUSI koji mogu da na RNK matrici sintetišu DNK, zahvaljujući svom enzimu REVERZNOJ TRANSKRIPTAZI. Stop kodoni: UAA, UAG, UGA! Neke aminokiseline su određene sa više od jednim kodonom (Trp npr.)! Koliko će kodona određivati kiselinu – nema pravilo! 64 KODONA 61 smisleni kodon (predstavlja šifru za neku od aminokiselina) i 3 besmislena ili STOP kodona (označavaju kraj translacije)! STARTNI KODON je AUG (metionin)! STOP KODONI su: UAA, UAG i UGA! Samo aminokiseline metionin i triptofan imaju po jednu šifru, sve ostale aminokiseline imaju više različitih šifri i ta pojava se naziva DEGENERACIJA GENETIČKOG KODA! Različite šifre koje označavaju istu aminokiselinu nazivaju se SINONIMNI KODONI!
TRANSLACIJA Je sinteza polipeptida, odnosno, prevođenje genetičke informacije u redosled aminokiselina u polipeptidnom lancu. Vrši se na RIBOZOMIMA. AKTIVACIJA AMINOKISELINA Aktivacija aminokiselina predstavlja vezivanje određene aminokiseline za odgovarajuću tRNK (to je ona tRNK koja ima antikodon komplementaran kodonu koji predstavlja šifru za tu aminokiselinu). Koriste se specifični enzimi. Za svaku aminokiselinu ima drugi/svoj enzim!! tRNK i aminokiselina (ima karboksilnu i amino grupu). Povezuje se KARBOKSILNA grupa amino k. sa tRNK!!! (za CAA kraj) iRNK – 5’3’ kraj. Na 5’ kraj KAPA nukleozid, zatim sekvenca. Da bi započela transl. dolazi mala subjedinica ribozoma i tRNK! tRNK nosi metionin! (antikodon UAC)! I formira se INICIJALNI KOMPLEKS i formira se RIBOZOM.
Uočavaju se P (nalazi rastući polipeptid) i A (amino-acilno, treba da dođe nova tRNK sa aminokiselinom) mesto. Na početku tranlsacije – pRNK. Na A mesto dolaze različite tRNK sa aminokiselinama, uglavnom budu vraćene, čeka se antikodon komplementaran u A mestu!!! I kada dođe vezuje se! Aminokiseline se povezuju – karboksil. grupa metionina i amino grupa nove aminokiseline! Kida se veza između Met i njegove tRNK kada se metionin i aminokiselina povežu! Pomeranje za jedan kodon! A mesto je ponovo slobodno, dolaze razne dok ne dođe ona koja treba i onda opet kreće povezivanje. Polipeptid kada sintetiše – iRNK se prevodi od 5’ ka 3’ kraju. Na kraju iRNK se nađe na nekom STOP kodonu i čeka se da dođe aminokiselina koja ima triplet za stop kodon, ali to NE postoji!! (translacija se završava) NE POSTOJE: AUU, AUC i ACU ANTIKODONI! SIGURNO POSTOJI: UAA ANTIKODON! Kod kodona UAG: ATC! Kada na iRNK – veliki broj ribozoma (npr. 20), ne znači da se sintetiše polipeptid od 20 aminokiselina – treba 1 ribozom za 20! Stabilizovana iRNK – može da se koristi više puta (ako ima više ribozoma). POLIZOM – više ribozoma na iRNK! Svaki radi za sebe, kače se sve dok je ne prevedu! Sintetiše više identičnih polipeptida. (jedino kod prokariota ____________ ima odstupanje – translacija i replikacija se vrše na istom mestu!) 1. Transkripcija se vrši u 5’-3’ smeru, sa 3’5’ smeru matričnog DNK lanca!! 2. Pri transkripciji se koristi jedan gen! 3. Triplet baza na DNK molekulu naziva se KOD! 4. AUG je startni kodon! PROMOTOR nema veze sa translacijom! Nema ga na iRNK! 5. N-kraj ka C-kraju se sintetiše polipeptid (od amino ka karboksilnom)! 6. Jedan kodon NE može kodirati više aminokiselina. 7. CTA kod – GAU kodon! 8. ATC kod – UAG kodon je STOP kodon i NE POSTOJI ANTIKODON! 9. Tranlsacija se završava kada se STOP kodon nađe u A mestu! 10. RNK polimeraza eukariota prepisuje i EGZONE i INTRONE. 11. Naknadno se dodaje poliadenilatni rep! 12. Kapa NIJE dezoksiguanozin 5’-monofosfat (nađi šta je)
REGULACIJA AKTIVNOSTI GENA KOD EUKARIOTA Krajnji cilj ekspresije ili aktivnosti gena jeste stvaranje njegovog funkcionalnog produkta, odnosno, proteina. Ekspresija gena mora biti usaglašena sa fiziološkim potrebama ćelije, koje se menjaju u različitim fazama razvića i diferencijacije ali i pod dejstvom različitih faktora unutrašnje i spoljašnje sredine. Diferencijacija – već vidimo da je to nervna/mišićna.. ćelija. Determinacija – ćelija zna šta će da bude, već je programirana ali se geni još nisu aktivirali Na putu od nastanka primarnog tranksripta jednog gena do nastanka funkcionalnog proteina koji taj transkript kodira ________ Regulacija na nivou tranksripcije se obavlja zahvaljujući REGULATORNIM PROTEINIMA, kao što su tranksripcioni faktori i REGULATORNIM SEKVENCAMA na molekulu DNK, za koje se ti regulatorni proteini vezuju.
Pored osnovnih regulatornih sekvenci, kakvi su PROMOTORI, postoje i druge regulatorne sekvence, ako na primer POJAČIVAČI ili UTIŠIVAČI. Gen – ispred promotor, za njega opšti tranksripcioni faktori. Sa druge strane pojačivači i utišivači – nalaze mnogo daleko od gena (10 kilobaza ispred ili iza npr.) i vezuju REGULATORNE PROTEINE koji će uticati na nivo TRANSKRIPCIJE. Kada se vežu, DNK se savija i uz njihovu pomoć ubrzava se donošenje transkripcionih faktora na PROMOTOR! RNK-polimeraza vrši transkripciju, ali ne može da dođe sama – dovode je transkripcioni faktori! 1. NIVO KONDENZACIJE HROMATINA Euhromatin – svetliji, disperzniji, transkripciono aktivan. Hetero – tamniji, neaktivan transkripciono. Raspored je različiti. Kondenzacija hromatina - _____ regulacije genske aktivnosti! Metilacijom DNK se smanjuje nivo ekspresije gena zato što to utiče na povećanje kondenzacije hromatina! Sve što utiče na stepen kondenzovanosti hromatina može uticati i na to da li će geni u tom regionu moći da se prepisuju ili ne. Transkripciono aktivni i neaktivni regioni (DNK metilacija/demetilacija i _______________) Nivo kondenzacije kondenzacije hromatina utiče na nivo ekspresije gena! Locus control region LCR (veoma visok nivo kondenzacije gena) reguliše globinske gene (aktivan nivo). OBRADA PRE-iRNK Vrši u jedru, dodaju se strukture poly-A repa. Na ovom nivou može se uticati na nivo ekspresije. Na osnovu aktivnosti ovog nivoa dobija odgovarajuća količina iRNK i proteina. ALTERNATIVNO SPAJANJE EGZONA Može da se bira koji će se protein praviti. Nije isto koji će se egzon sa kojim spojiti. Određuje se koji će se koristiti za stvaranje zrele iRNK. JEDAN GEN MOŽE DA STVARA VIŠE PROTEINA! Transport u citoplazmu i degradacija iRNK! DNK ČIPOVI Su jedan od metoda kako možemo meriti ekspresiju gena u određenim ćelijama. Sintetišu se jednolančani DNK molekuli koji su kratki i komplementarni sekvencama unutar gena koji nas zanimaju. Sintetiše se veliki broj sekvenci. Zakačimo ih za membrane, izolujemo iRNK iz neke normalne ćelije i iz ćelije koja nas zanima. Neka tumorska ćelija – došlo do promene u ekspresiji gena. Onda napravimo DNK od RNK, obeležimo različitu DNK iz normalne i tumorske ćelije. Zanima nas da li je došlo do promene ekspresije gena. Imamo dve različite boje koje odgovaraju DNK molekulima (C-DNK), zelena je iz normalne, a crvena tumorska. Odradi se denaturacija i preliju se preko membrane sa jednolančanim DNK. Čip, kako izgleda? Ima užasno veliki broj polja. U jednom delu – jednolančani molekuli, ima više DNK molekula. U jednom se kače i zeleni i crveni, u drugom delu kače samo crveni, a u nekom trećem samo zeleni. Koliko se crvenih u odnosu na zelene kače, možemo da kažemo da je potpuno eksprimiran gen u običnim, tumorskim ili u obadve ćelije. Može da bude i 10 hiljada sekvenci (segemnata DNK). Screening nivoa genetske ekspresije u različitim tipovima ćelija! SINTEZA GLOBINA U ERITROCITIMA (primer u knjizi, pročitati) Eritrociti nemaju jedro. Hem inhibira kinazu čija je uloga da onemogući sintezu globina.
Treba regulisati nivo translacije. Ukoliko u eritrocitu ima velika količina HEMA, inhibira se enzim koji onemogućava tranlsaciju. PROPROTEINI – himotripsinogen i tripsinogen To su proteini koji su sintetisani, a sastoje se od više vrsta proteina. Proteolizom nastaju proteini od proproteina! (nezreli su proteini) Himotripsinogen i tripsinogen –proteoliza himotripsin i tripsin Poliproteini su proteini nastali od više proteina. Proopiomielanokortin (ACTH, beta lipotropin....) Acetilacija, fosforilacija, glikolizacija – da bi protein bio zreo i funkcionalan moraju se odraditi hemijske modifikacije
MOLEKULARNA BIOTEHNOLOGIJA Omogućava modifikaciju genetičke osnove ćelija i organizama, manipulisanjem pojedinačnim genima. Primenjuje se u naučnim istraživanjima, u medicini, veterini, farmaciji, poljoprivredi, šumarstvu, zaštiti životne sredine... Prvo mora da se zna SEKVENCA (primarna struktura nukleinskih kiselina) – elektroferogram, uz pomoć umnožavanja i prekidanja može lako da se očita sekvenca bilo kog dela molekula.
RESTRIKCIONI ENZIMI Su RESTRIKCIONE ENDONUKLEAZE! To su enzimi koji seku DNK molekula ali samo na određenim mestima (restrikcionim mestima) i to uvek na isti način. Seče OBA lanca! Imena dobijaju po bakterijskim sojevima iz kojih su integrisani. Restrikcioni enzim – 6-10 prepoznaje! Restrikcioni enzim seče DNK i dobijaju se dva dela DNK pri čemu ostaju jednolančani krajevi (koji su lepljivi), mogu da se povežu sa krajevima ako se nalaze u epruveti. Dobija se REKOMBINOVANA DNK – spajanje različitih organizama. LIGAZOM se spajaju krajevi! KLONIRANJE Ćelija čoveka, gen koji nam se sviđa, izoluje se DNK iz ćelije i tu se nalazi željeni gen. Iseca se restrikcionim enzimom. VEKTOR ZA KLONIRANJE Je molekul DNK koji će uneti željeni gen u ćeliju domaćina (PLAZMIDI ili BAKTERIOFAGE). Ubacuje se u ćeliju domaćina. PLAZMID – izoluje se i postaje VEKTOR. Iseca se restrikcionim enzimom X. Dobijaju se lepljivi krajevi, stavljaju u epruvetu i gen se ugrađuje u plazmid. Tako dobijamo rekombinovani plazmid. Ubacujemo ga u bakteriju domaćina i pustimo bakterije da se razmože koje nose željeni gen. Može da se izoluju kopije gena, mogu da se ispituju a možemo da izolujemo kopije genskog produkta – INSULIN (faktor rasta). GENSKA TERAPIJA 1982. – supermiš Ubacije se gen u ćelije obolele osobe. Treba da se ubaci gen koji nedostaje organizmu. Ubačen gen za faktor rasta. 1990.
Dve mogućnosti: ubaciti gen koji će ući DNK, ili da stoji u jedru nezavisno od ostatka genoma. Opasno je ubacivati u DNK. Kloniranje celog organizma (prva ovca Doli) – uzeto je jedro ćelije odrasle ovce i to jedro je ubačeno u jajnu ćeliju. Problem: U citoplazmi – mitohondrijalna DNK – klon nije ista ja, jer nema DNK iz mitohondrija koju ima klonirana jedinka. U životu se pri svakoj replikaciji skraćuju telomere (zato starimo) – nestabilnost DNK molekula – doći će do starenja ćelija i organizama.
GENOM Skup naslednih informacija sadržanih u jednoj ćeliji. Misli se na celokupnu DNK u jednoj ćeliji! GENOM polne ćelije je upola manji. Veličina nije uvek proporcionalna stepenu složenosti organizama. Najveći deo genoma je NEKODIRAJUĆI – veličina ne mora biti u vezi sa složenošću = C-PARADOKS! Genom čoveka: 3,2 x 109 nukleotidnih parova 30.000 gena U genomu postoje: 1. jedinstvene sekvence – geni koji su prisutni samo jednom u okviru jednog haploidnog seta hromozoma. U humanom genomu geni koji kodiraju većinu polipeptida su jedinstvene sekvence. U genomima višećelijskih organizama, jedinstvene mogu biti kodirajući i nekodirajući 2. ponovljene (repetitivne) sekvence – sekvence koje se ponavljaju više puta u jednom haploidnom setu hromozoma. a. srednje (intermedijarno) ponovljene sekvence – mogu biti i KODIRAJUĆE. Predstavljaju sekvence koje su ponovljene umereni broj puta. Rasute su po celom genomu u obliku kraćih ili dužih ponovljenih nizoma. Čine ih i. UZASTOPNO PONOVLJENI GENI – geni za rRNK (350 kopiaj) nalaze se na kratkim kracima svih akrocentričnih autozoma, tj 13,14, 15... i geni za tRNK (1310 kopija) ii. FAMILIJE GENA – sastoje od članova koji imaju sličnu strukturu a koji su nastali duplikacijama predačkog genna, koje su tokom vremena mutirale na različite načine. Njihovi produkti odlikuju se sličnom primarnom strukturom i pripadaju familiji proteina. Globinski geni npr. iii. POKRETNI GENETIČKI ELEMENTI – su nizovi nukleotida koji menjaju mesto u genomu. Nazivaju se TRANSPOZONI ili SKOČIGENI. b. mnogostruko ponovljene sekvence – u genomu čoveka čine 55% svih sekvenci i. SATELITI – su kratke sekvence od nekoliko nukleotida koje se uzastopno ponavljaju (nekoliko stotina hiljada do nekloliko miliona puta) i predstavljaju visoko ponovljene sekvence. NISU KODIRAJUĆE sekvence. Kod čoveka čine manje od 10% genoma. Smatra se da učestvuju u sparivanju homologih hromozoma, kao i održavanju strukture hromozoma. Nekodirajuće sekvence: INTRONI – ogromni, zauzimaju više nukleotida nego same nekodirajuće sekvence. 1. Kolagenske bolesti nastaju kao posledica genske mutacije ili nepravilnog načina ishrane. 2. Uloga mioglobina – transportna. 3. Modularna struktura gena odnosi se na prisustvo introna u genima. 4. Nekad gen ima mogućnost da formira POLIPEPTID! Jedan gen može kodirati više različitih polipeptida. 5. U eritrocitima se regulacija genske ekspresije vrši samo na nivou translacije! 6. Poliproteini su polipeptidni lanci koji .... 7. Šta se od navedenog nalazi u sastavu zrele iRNK? Poly-A rep i 5’ kapa. 8. Sve ćelije sadrže iste gene. 9. Protein kinaze kao izvor fosfatne grupe koriste ATP, dodaju fosfatnu grupu na aminokiselinske ostatke u proteinima, mogu dovesti i do stimulacije i do smanjenja biološke aktivnosti polipeptida 10. Vektori za kloniranje – PLAZMIDI
11. Restrikcioni enzimi – izolovani iz bakterija. 12. Sateliti
27.4.2013. GENETIKA 1 Četvrti za gimnaziju i treći za srednju medicinsku. 6 bodova nosi. Naredne 4 nedelje se radi. Proučava zakonitosti NASLEĐIVANJA i VARIJABILNOST osobina. GEN
deo molekula DNK koji neosi informaciju za sintezu jednog polipeptida.
GENSKI LOKUS
mesto jednog gena na hromozomu.
ALELI
različite forme/oblici jednog gena
HOMOLOGI HROMOZOMI
su isti po boliku i veličini, jedan potiče od majke a drugi od oca i imaju isti raspored genskih lokusa. Na istim mestima imaju isti tip gena. Dva homologa hromozoma na istom lokusu moraju imati isti tip gena ali ne moraju imati i iste forme tog gena tj. alele.
HOMOZIGOT
kada jedan genski lokus na homologim hromozomima sadrži iste alele. Pr. homozigot za dominantne (A alele) ili recesivne (a)
HETEROZIGOT
kada jedan genski lokus na homologim hromozomima sadrži različite alele
GENOTIP
genetička konstitucija jedne jedinke ili skup svih gena jedne ćelije (ili organizma). Prikazani aleli pojedinačnog gena (ili više gena) – genskih lokusa (pr. Aa ili AABbCC). U genetici se misli na pojedinačne lokuse kada se spomene genotip.
FENOTIP
skup svih osobina jednog organizma (morfoloških, fizioloških, osobina ponašanja... ) i pojedinačna osobina. Uvek je rezultat međusobne saradnje genotipa i delovanja spoljašnje sredine.
KVALITATIVNE OSOBINE
osobine koje su determinisane ili jednim genom ili malim brojem gena i na čiju varijabilnost sredinski faktori imaju veoma mali ili nikakav uticaj (pr. boja očiju, levorukost, hemofilija, albinizam..)
KVANTITATIVNE OSOBINE
po pravilu su poligenetske (više gena determinišu osobinu) i sredina ima mnogo veći uticaj. Postoje varijacije koje zavise od uticaja sredine (pr. brzina razvića, težina, visina, dužina života...)
MONOGENSKA OSOBINA
osobina uslovljena/determinisana dejstvom jednog gena
POLIGENSKA OSOBINA
osobina uslovljena dejstvom više gena
PLEJOTROPNI GENI
gen koji istovremeno utiče na ispoljavanje većeg broja različitih fenotipskih svojstava. Svaki enzim koji učestvuje u više puteva.
MONOHIBRIDNO UKRŠTANJE kada prilikom ukrštanja pratimo samo jednu osobinu DIHIBRIDNO UKRŠTANJE
praćenje dve osobine. Kada prilikom ukrštanja pratimo dve osobine od kojih je svaka determinisana po jednim genom, a ti geni se nalaze na različitim hromozomima.
TRIHIBRIDNO UKŠTANJE
praćenje 3 na različitim hromozomima
POLIMORFNI GEN
gen koji ima više od dve alternativne forme, tj. više od dva alela. Ta pojava naziva se MULTIPLI ALELIZAM – pojava da određeni gen ima tri ili više alternativnih formi, tj. alela (pr. gen koji determiniše ABO sistem krvnih grupa: 3 alela A, B i O)
Zadatak: Ako jedan polimorfni gen ima 6 različitih formi, tj. alela, koliko najviše različitih alela tog gena imam ja? Samo DVA (jedan od tate, a drugi od mame)!!! Fora je u raznovrsnosti. Geni sa puno alelskih formi doprinose raznovrsnosti! Kakvi mogu biti odnosi između alela jednog gena? 1. DOMINANTNO-RECESIVAN ODNOS - heterozigot će ispoljiti samo jednu od dve roditeljske osobine (pr. boja graška – dominatna osobina žuta AA x aa recesivna osobina zelena boja Aa potomak žut) 2. NEPOTPUNA DOMINANSA (INTERMEDIJERNI ODNOS) – heterozigot neće ispoljiti ni jednu od dve roditeljske osobine, već neku treću koja je „između“ roditeljskih (pr. boja cveta biljke zevalice : crvena boja A1A1 x A2A2 bela boja – nema jačih, zato nema A, a A1A2 roze boja) 3. KODOMINANTNOST – heterozigot će ispoljiti obe roditeljske osobine (pr. MN sistem krvnih grupa : M krvna grupa MM x NN krvna grupa MN) Od njihovog međusobnog odnosa, mogu nastati ovi odnosi. DOMINANTNI ALEL (A) genski alel koji se ispoljava u fenotipu i u homozigotnom (AA) i u heterozigotnom (Aa) stanju RECESIVNI ALEL (a) genski alela koji se ispoljava u fenotipu samo u homozigotnom (aa) stanju Od međusobnog odnosa dva alela jednog gena zavisi kakav će biti fenotip kod heterozigota.
MENDELOVI ZAKONI NASLEĐIVANJA Osnovni principi nasleđivanja na kojima se zasniva objašnjenje da postoje posebni nasledni činioci, partikularne prirode, koji kontrolišu razviće osobina. Postavio je osnovne postulate. Gregor Mendel 1822 – 1884 Zašto je bio prvi koji je uspeo uspešno da izvede genetički eksperiment? 1. pratio je POJEDINAČNE osobine 2. odabrao je pogodnu vrstu (kod graška postoji SAMOOPLOĐIVANJE) 3. dobro je isplanirao eksperiment 4. kvantitativno je obrađivao podatke 7 osobina sa kojima je eksperiment „uspeo) i koje je Mendel objavio (radio je sa 23 osobine!) – okrugao/naboran, žut/zelen... Zašto je baš sa tih 7 osobina „uspeo“? Zato što su : MONOGENSKE! Imale su sve DOMINATNO-RECESIVNI ODNOS! i u svim slučajevima (dihibridno, tri) bilo je bitno da ih su geni koji ih determinišu na različitim hromozomima! Grašak ima 7 pari hromozoma! Ako se radilo o vezanim genima onda ove proporcije nisu odgovarale. Gen A determiniše jedan enzim koji pretvara polučvrsti šećer – STAHIOZU u čvrsti SKROB. Alel A je funkcionalan i determiniše enzim. Alel a je mutiran i nefunkcionalan i ne determiniše enzim. Genotip AA ili Aa – postoji enzim i stahioza se pretvara u skrob pa je oblik zrna pravilan, tj. okrugao. Genotip aa – ne postoji enzim i stahioza ne može da se pretvara u skrob pa je oblik zrna nepravilan tj. naboran.
Odnos genotipova : 1:2:1 1 dominatni homozigot: 2 heterozigota : 1 recesivni hhomozigot Odnos fenotipova: 3:1 3 dominatne osobine : 1 recesivna osobina
PRVO PRAVILO NASLEĐIVANJA – PRAVILO RASTAVLJANJA Dva nasledna faktora koja određuju jednu osobinu prenose se sa roditelja na potomstvo preko polnih ćelija i pri tom zadržavaju svoj integritet... Dva alela jednog gena se prilikom formiranja gamta tj. u ANAFAZI MEJOZE I (kada se rastavljaju homologi hromozomi) rastavljaju jedan od drugog, tako da će u svakom od gameta biti po jedan od njih.
ANAZLIZIRAJUĆE (POVRATNO) UKRŠTANJE Kakav je genotip jedinki koje imaju dominatnu osobinu. Da li je AA ili Aa? P: AA x aa g: A,A x a,a F1: Aa, Aa, Aa, Aa 100% heterozigoti
P: Aa x aa g: A,a x a,a F1: Aa, Aa, aa, aa 50% heterozigoti, 50% recesivni homozigot
NEPOTPUNA DOMINANSA (INTERMEDIJERNI ODNOS) P: g: F1: F2:
crvena zevalica A1A1 x bela zevalica A2A2 A1, A1 x A2, A2 roze A1A2 1 crveni : 2 roze : 1 beli – odnos i FENOTIPOVA i GENOTIPOVA je 1:2:1!!!!
P: g: F1: F2:
AA x BB A,A x B,B AB – 100% heterozigoti AA, AB, AB, BB – isto 1:2:1!!!! Odnos fenotipova i genotipova je ISTI!!
KODOMINATNOST
DIHIBRIDNO UKRŠTANJE P: F1: F2:
čista linija okruglog, žutog zrna x čista linija naboranog, zelenog zrna AABB x aabb AaBb 100% 9 žuto okruglo : 3 žuto naborano : 3 zeleno okruglo : 1 zeleno naborano
DRUGO PRAVILO NASLEĐIVANJA – PRAVILO NEZAVISNOG KOMBINOVANJA Nasledni faktori koji određuju različite osobine raspoređuju se u polne ćelije nezavisno jedan od drugog.... Geni koji se nalaze na različitim hromozomima se prilikom formiranja gameta, tj. u ANAFAZI MEJOZE I (kada se rastavljaju homologi hromozomi) mogu slobodno kombinovati tako da će u gametima postojati ne samo roditeljske već i nove kombinacije alela ovih gena.
TRIHIBRIDNO UKRŠTANJE P: AABBCC x aabbcc g: ABC x abc Ovo će najviše da nam treba, naučiti dobro! 60% spremljenog ispita.
F1: P: g:
AaBbCc AaBbCc x AaBbCc 8 ABC, Abc, AbC, Abc, aBC, aBC...
Broj genotipova : 27 Broj fenotipova: 8 Odnos fenotipova: 27:9:9:9:3:3:3:1 Kako se izračunava broj mogućih GENOTIPOVA koji se dobija ukrštanju dva heterozigota? monohibridno: Aa x Aa – 3 genotipova, dihibridno: AaBb x AaBb – 9 trihibridno: AaBbCc x AaBbCc – 27 n 3 je moguće broj genotipova! n- broj lokusa koji su heterozigotni! A kod fenotipova: mono: 2 di: 4 tri: 8 n 2! Kako se izračunava broj mogućih TIPOVA GAMETA koji se dobija iz određenog genotipa? Aa : A,a - 2 AaBb: 4 AaBbCc: 8 Broj mogućih gameta je takođe 2n!!! Koji od sledećih genotipova može da da najveći broj različitih tipova gameta? 1. AaBb – 22 : 4 2: AABbcc: 2 3. AabbCCddEe: 2 n- broj HETEROZIGOTNIH genskih lokusa!!!
POLIGENIJA Više gena determiniše jednu osobinu. Kakav može biti odnos između gena koji zajedno determinišu jednu osobinu? 1. KOMPLEMENTARNOST – dva gena moraju da sarađuju/pomažu da bi se osobina ispoljila 2. EPISTAZA – jedan od tih gena ometa onog drugog u ispoljavanju Znači ili sarađuju ili ometaju. KOMPLEMENTARNOST 1. između DOMINANTNIH alela – neophodno je da svaki od gena koji determiniše osobinu poseduje bar jedan dominatni alel. I na lokusu A i na lokusu B dominantan alel! X (kodira enzim A) Y (kodira enzim B) Z : genotip A_ i genotip B_ pr. boja cveta biljke Latyrus (leptirnjača) genotip A_B_ ljubičasti cvet biljke genotip A_bb; aaB_, aabb beli cvet P: g:
AABB x AB x
aabb ab
2.
F1:
AaBb 100% ljubičasti – heterozigoti
P: g: F2:
AaBb x AaBb AB, Ab, aB, ab 9 : 7 – jedna osobina! (9:3:3:1 tj 9:7)
komplementarnost RECESIVNIH gena – pr. oblik semena biljke „hoću-neću“ genotip aabb sočivast oblik semena genotip A_B_ ; aaB_ ; A_bb trouglast oblik semena Odnos fenotipova:
3.
15 trouglastih : 1 sočivast (9:3:3:1 odnosno 15:1)
pr. oblik ploda bundeve genotip A_B_ I oblik genotip aaB_ ; A_bb II oblik genotip aabb III oblik Odnos: 9:6:1
ADITIVNA POLIGENIJA Sabiraju se efekti pojedinačnih alela tako da postoji više varijanti jednog fenotipa, tj. više fenotipskih klasa. Znači: ako dva gena određuju jednu aditivnu osobinu, postoji 5 fenotipskih klasa! 4N, On 3N, 1n 2N, 2n 1N, 3n 0N, 4n P: g: F1: g(4):
(AABB) (AaBB, AABb) (AaBb, Aabb, aaBB) (Aabb, aaBb) (aabb) AABB AB, AB AaBb AB, Ab, Ba, ba
ODNOS:
x x x
I fenotipska klasa II fenotipska klasa III IV V
tamna boja tamni melez melez svetli melez svetla boja
aabb ab, ab AaBb
1:4:6:4:1
Broj fenotipskih klasa = (broj gena koji determiniše aditivnu osobinu x 2) + 1 = 5 fenotipksih klasa Broj gena koji determiniše aditivnu osobinu = (broj fenotipskih klasa – 1) / 2
EPISTAZA Je oblik poligenije u kom geni ometaju jedni druge. pr. boja perja kokoški Gen C determiniše pigment a ge I determiniše inhibitor ispoljavanja pigmenta. Kokoška mora da ima veliko C da bi imala pigment, ali ne sme da ima I! Genotip : C_ ima pigmenta Genotip: C_ii braon koka Genotip: C_I_ ; ccI_ ; ccii bela koka P: CCII x ccii g: CI, CI x ci, ci
F1: CcIi bele F2(4): CI, Ci, cI, ci Odnos: 13: 3 (9:3:3:1)
x CcIi
VEZANI GENI Su geni koji se nalaze na istom hromozomu. Vezani geni idu zajedno. AB 50% : ab 50% Vezani geni se ipak mogu rastaviti ali samo ukoliko se između njih _____________________________ Crossing-over je razmena genetičkog materijala homologih segmenata (koji nose iste genske lokuse) između nesestrinskih hromatida ___________ AB Ab aB ab - 4 tipa gameta Ab i aB su rekombinovani gameti! (mora biti manje od 50%) Proporcija: odnos nije isti kao kod dihibridnog! Rekombinovanih gameta uvek mora da bude manje od nerekombinovanih! Crossing over nije 100%! Rekombinovani gameti postoje samo ako je bilo crossing-overa i ima ih onoliko koliko je bilo crossing-overa. Rekombinovanih gameta uvek ima manje! Od čega zavisi koliko će se često događati crossing-over između dva vezana gena? Od njihovog rastojanja. Ako su vezani geni blizu – manja je verovatnoća da će se crossing-voer desiti baš između njih i rastaviti ih – manji je procenat rekombinovanih gameta. Ako su vezan udaljeni – veća je verovatnoća da će se crossing over desiti. Učestalost crossing-overa se koristi za izračunavanje međusobnog položaja vezanih gena i njihovog relativnog rastojanja, tj. za gensko mapiranje. Jedinica – centi Morgan (cM) = 1% crossing-overa Predstavlja ono rastojanje između dva vezana gena koje obezbeđuje 1% crossing-overa između njih. To je relativna jedinica ( nije dužinska mera). Zadatak: Rastojanje između dva vezana gena (A i B) je 20 cM. Kakav će biti procentualni odnos potomaka u F1 generaciji ako ukrstimo jednog heterozigota na oba lokusa (AaBb) sa recesivnih homozigotnim na oba lokusa (aabb)? Kada ukršamo sa recesivnim homozigotom da bismo nešto proučili – ANALIZIRAJUĆE UKRŠTANJE! 80% nerekombinovanih i 20% rekombinovanih! 20cM = procenat REKOMBINOVANIH gameta!!!!
11.5.2013. PONAVLJANJE: Vezani geni – proporcija nikada ne može da bude jednaka. Rekombinovani geni nastaju samo prilikom krosingovera i ima ih onoliko koliko ima crossing over-a. Crossing over NE može biti 50%! Gameti nikada ne mogu da budu u istoj proporciji sa drugima (rekombinovanih uvek ima manje od nerekombinovanih – uvek ih ima manje od 50%)!! Od čega zavisi koliko će se često događati crossing over između dva vezana gena? Od međusobnog RASTOJANJA. Ako su vezani geni blizu jedan drugog mala je verovatnoća da će se crossing-over desiti baš između njih i rastaviti ih. Manji je procenat rekombinovanih gameta. Ako su vezani geni znatno udaljeni jedan od drugog veća je verovatnoća da će se crossing-over desiti između njih (veći procenat rekombinovanih gameta).
GENETIKA II Genetička rekombinacija – proces koji dovodi do pojave novih kombinacija alela na različitim genskim lokusima, kojih nije bilo u roditeljskoj generaciji. Kod prokariota rekombinacija NIJE vezana ra REPRODUKCIJU! (dešava se između bilo koje dve bakterije) Kod bakterija: III procesa – rekombinacije genetičkog materijala postoje i kod bakterija ali kod njih one nisu povezane sa reprodukcijom i mogu se ostvariti kroz procese: 1. TRANSFORMACIJE 2. KONJUGACIJE 3. TRANSDUKCIJE
1. TRANSFORMACIJA Je prenos slobodnih molekula DNK u bakteriju bez direktnog kontakta ili prenosioca. Znači direktno prenošenje slobodne DNK! Ona bakterija koja daje – DONOR/DAVALAC, koja prima – RECIPIENT/PRIMALAC. Donor ne radi voljno (to podrazumeva da mora da bude LIZIRANA – ubijena!). Njen DNK se fragmentiše na deliće i prelazi u medijum (sredinu koju živi). Bakterija dok je živa je lizirana, DNK je fragmentisana i ako postoji KOMPETENTNA bakterija, DNK iz donora prelazi u recipient i može doći do REKOMBINACIJE. Znači bakterija davalac – LIZA bakterije (DNK se isecka na deliće/fragmentiše i kreće da izlazi iz bakterije – npr. A delić koji ulazi u novu bakteriju. I taj materijal prelazi u a deo! Javlja se novo svojstvo koje nije postojalo!) Sposobnost – OMOTAČ (patogene ga imaju, a nepatogene ne)! pr. miševi
2. TRANSDUKCIJA Prenošenje genetičkog materijala iz jedne u drugu bakteriju uz posredstvo prenosioca tj. BAKTERIOFAGA (virus). Bakteriofag napadne jednu ćeliju i lizira je (ubaci svoj genetički materijal, napravi sebi nove plazmide, dolazi do novih pakovanja virusa, pravi gomilu KAPSIDA) – u 90% slučajeva se uspešno upakuje, ali ponekad se u kapsid upakuje delić DNK napadnute bakterije i tako virus ponese njenu DNK i kada napadne drugu bakteriju u nju ubaci deo iz prethodne bakterije i tada deluje kao VEKTOR (PRENOSILAC). Taj genetički materijal neće ubiti tu bakteriju, već ona ima na raspolaganju novi genetički materijal. 3. KONJUGACIJA Je prenošenje genetičkog materijala iz jedne bakterija (davaoca) u drugu bakteriju (primaoca) uspostavljanjem DIREKTNOG kontakta između njih.
Samo one sa specifičnih genetičkim materijalom mogu biti DONORI. Ne nalaze se geni na glavnom hromozomu, već u obliku PLAZMIDA (vanhromozomska DNK, nije glavni hromozom, na njemu se nalaze geni koji nemaju gene kao i na glavnom, bakterija može da ga ima a i nema). Za razliku od glavnog hromozoma koji se prenosi SAMO vertikalno, plazmid se prenosi i vertikalno i horizontalno (i majke i ćerke kao i između dve bakterije koje nisu u srodstvu). Bakterija koja ima plazmid je DONOR (npr. faktor polnosti – dovodi do izraštaja/PILA – obuhvata i privlači drugu bakteriju da bi došlo do kontakta. Pravi citoplazmatski mostić kroz koji će prolaziti genetički materijal). Ova koja nema plazmid ona u konjugaciji može da učestvuje SAMO kao primalac (recipient). Plazmid prelazi iz F+ u F- ali NE ceo (cilj je da obe budu F+)! Jedan od dva lanca pukne i kreće da se otkotrljava kroz prolaz (citoplazmatski mostić). Kako se kotrlja, on sebi gradi i drugi lanac (opet se gradi dvolančana struktura) a ovaj drugi isto tako kako ovaj odlazi. Na kraju imamo u obe bakterije po ceo dvolančani DNK (F- postaje F+, i ona može posle biti donor!). Postoje bakterije koje nisu obične F+ već Hfr (sa visokom frekvencom rekombinacije) – F faktor nije u obliku plazmida, već je materijal ugrađen u GLAVNI hromozom! Sve osobine su iste kao i kod one F+. Hfr sretne recipienta (F-) i sve isto, ali prenos je drugačiji. Plazmid koji je ugrađen u hromozom će da pukne (negde na sredini) što znači da će jedan lanac krenuti da se kotrlja. Prvo prelazi jedan deo pa ceo glavni hromozom, pa tek na kraju druga polovina! Kontakt između dve bakterije bi trebalo onda da traje 90 minuta ali mostić neće moći da traje (što je prešlo prešlo je) i imaćemo sledeću situaciju. Sigurno će preći jedna polovina, nešto od jednog gena donora a ostatak NE! Ova bakterija koja je recipient neće postati ni F+ ni Hfr – ona ostaje F-! Ali je dobila nešto gena od bakterija donora i može se izvršiti rekombinacija! HROMOZOMSKE PROMENE 1. STRUKTURNE (promene u strukturi hromozoma) 2. NUMERIČKE (promene u broju hromozoma)
1. STRUKTURNE Najčešće nastaju usled prekida na jednom ili više hromozoma. Tj, hromozom PUKNE! (na jednom ili više mesta) Postoje strukturne promene hromozoma koje dovode do gubitka ili do prisustva viška genetičkog materijala, kao npr: NEBALANSIRANA (kod ljudi su uvek štetne) a. DELECIJE b. DUPLIKACIJE Postoje i strukturne promene hromozoma koje dovode samo do preraspoređivanja genetičkog materijala, kao na pro: i. INVERZIJE ii. TRANSLOKACIJE DELECIJA –
DUPLIKACIJA -
predstavlja gubitak određenog dela hromozoma. Desi se prekid na hromozomu i nakon tog prekida se hromozom fragmentiše na dva dela (NEMA CENTROMERU) – ovaj fragment se gubi jer u sledećoj deobi neće imati čime da se prikači za nit deobnog vretena. Pošto fali, to se smatra delecijom (gubitkom. je prisustvo određenog hromozomskog segmenta u duploj dozi na jednom hromozomu (dupli genski segmenti). Kod čoveka – negativni efekat.
Duplikacije i delecdije mogu nastati i zbog nepravilnog crossin-overa. Nekada se desi da se hromozomi ne postave kako treba i veći deo pređe nego što bi trebalo, a manje se vrati na prvi. INVERZIJA nastaje usled dva prekida na jednom hromozomu i obrtanja ______________________ PERICENTRIČNA INVERZIJA – menja oblik hromozoma (menja mesto centromera!) PARACENTRIČNA INVERZIJA – oba prekida na istom kraku (rotira za 180 stepeni) menja se redosled gena! I kod para i kod peri sve je tu, ništa nije izgubljeno ali redosled se poremetio i to znači da upravo zbog toga što nema gubitka one nisu opasne za nosioca, ali mogu napraviti posle ABERATNE gamete (opasne za potomstvo).
TRANSLOKACIJA -
nastaje usled prekida na dva nehomologa hromozoma i recipročne razmene prekinutih segmenata između njih. Svi su na broju, ali ima promene REDOSLEDA!
PROMENE U BROJU – svako odstupanje od normalnog broja hromozoma, tj. od 2n za telesne ćelije i od n za gamete. Dele se na: 1) POLIPLOIDIJE – čitav hromozomski je haploidan (u višku), tj. prisustvo više od dva kompletna haploidna seta hromozoma. 4n tetraploidija (1,1,1,1/2,2,2,2/3,3,3,3/...). Najviše javljaju kod biljaka. Mogu nastati usled greške u mejozi koja dovodi do stvaranja diploidnih gameta. Kada se diploidni gamet spoji sa haploidnih nastaje triploidni (3n). Kod biljaka može nastati usled ukrštanja jedinki koje pripadaju različitim vrstama (kod biljaka). Najviše kod čoveka – POLISPERMIJA (oplođenje sa 2 ili više spermatozoida). Poliploidije su retke u životinjskom svetu i osim u retkim slučajevima (kod nekih beskičmenjaka, riba i vodozemaca) kod većine ostalih, uključujući i čoveka su LETALNE!! Kod biljaka su normalna pojava, česte su, korisne i imaju ulogu u nastanku novih vrsta (pšenica 6n=42, jagode 8n=56, kropir 4n=48) 2) ANEUPLOIDIJE – promena broja pojedinačnih hromozoma tj. promena u jednom hromozomskom paru. Set je u redu, ali u jednom hromozomskom paru imamo hromozom viška ili manjka. a. MONOZOMIJA 2n-1 (1,1/2,2/3,3/.../21/22,22) b. TRIZOMIJA 2n+1 (1,1/2,2/3,3/.../21,21,21/22,22) – Daunov sindrom! c. TETRAZOMIJA 2n+2 (1,1/2,2/3,3/.../21,21,21,21/22,22) – ne može kod čoveka! Aneuploidije nastaju zbog grešaka u MEJOZI tj. zbog nepravilnog razdvajanja jednog homologog _____ Nerazdvajanje u MEJOZI I: dođe mejoza I, iz nekog razloga se ne razdvajaju i odlaze kao par u jednu ćerku ćeliju – hromozom viška, a ona koja je ostala bez para hromozom manje. NULIZOMIČAN GAMET – ne znači da nema gameta, ali nema ovog (n-1), a sa druge strane višak (n+1) – DIZOMIČNI GAMETI! SAMO SU ABERATNI (NULI ILI DI)! Nerazdvajanje u MEJOZI II: u grani mejoze II – hromatide se nisu razdvojile, otišle su u jednu ćerku ćeliju i dobijamo 3 tipa gameta: NORMALNI, NULIZOMIČNI I DIZOMIČNI! (50% NORMALNIH I 50% ABERANTNIH!) Dizomični gamet x normalan gamet = trizomičan zigot (2n+1) Nulizomičan gamet x normalan gamet = monozomičan (2n-1) Aneuploidije mogu nastati i zbog grešaka u MITOZI (postzigotno – nakon formiranja zigota) ali tada nastaje organizam koji je mozaik tj. poseduje različite ćeij_______________________________Dobjamo trizomičnu, monozomičnu i normalnu ćelijsku liniju (MOZAIK)! Kod čoveka monozomična nestaje i ostaje trizomična i normalna! Osoba može imati odlike Daunovog sindroma, ali ne bi imala trizomiju u svim svojim ćelijama, već samo u nekim – MOZAIK. U životinjskom svetu su aneuploidije štetne, a većina je LETALNA. Jedina živeća trizomija – Daunov sindrom i trizomija X. Kod biljaka postoje slučajvei kod kojih trizomije nisu štetne (pr. biljka tatula (Datura) može da ima bilo koji od svojih 12 hromozoma u trizomiji što dovodi do razlika u obliku ploda).
MUTACIJE (mutatio – promena) Svaka promena u strukturi genetičkog materijala koja NIJE nastala usled rekombinacija. Genska mutacija je stalna i prenosiva promena u nukleotidnoj sekvenci molekula DNK koja obično dovodi do promene ili gubitka funkcije _____________________ Pr. oboljenja – albinizam. Mutacije u GAMETIMA se prenose na potomstvo. Mutacije u SOMATSKIM ĆELIJAMA se NE prenose na potomstvo, ali imaju utcaj na nosioca mutacije (pogotovo ______________________
Mutacija u gametu – mutacija u zigotu – mutacija u svim ćelijama budućeg organizma – KONSTITUTIVNA! Mutacija u somatskoj tokom razvića – MOZAIK (i ćelije sa mutacijom i bez)! pr. različita boja oka SPONTANE mutacije se dešavaju nezavisno od nekog spoljašnjeg faktora, tj. bez delvoanja bilo kog mutagenog agensa. Nastaju usled grešaka u procesu DNK replikacije koje nisu ispravljene reparacionim mehanizmima. INDUKOVANE mutacije su izazvane nekim spoljašnjim faktorom, tj. delovanjem nekog mutagenog agensa. Nastaju usled delovanja hemijskih mutagena, zračenja, virusa... Prema fenotipskom efektu, mutacije mogu biti: 1. ŠTETNE 2. LETALNE (i SUBLETALNE) 3. NEUTRALNE 4. KORISNE
TIPOVI GENSKIH MUTACIJA 1. 2. 3.
SUBSTITUCIJE MUTACIJE POMERENOG OKVIRA ČITANJA DINAMIČKE MUTACIJE
MISSENSE MUTACIJA – MUTACIJA POGREŠNOG SMISLA Kada se pri zameni jednog nukleotida, kodon za izvesnu aminokiselinu promeni u drugi kodon koji determiniše drugu aminokiselinu. Nekada je dovoljna jedna aminokiselina da peptid ne radi (SRPASTA ANEMIJA – promenjen jedan nukleotid – eritrocit nije više funkcionalan, na 6. kodonu Glu je zamenjen sa Val – GAG u GTG) NONSENSE MUTACIJA Kada se pri zameni jednog nukleotida kodon za izvesnu aminokiselinu promeni u STOP kodon što dovodi do prevremenog zaustavljanja translacije ____________ DNK : TAA ATT iRNK: UAA polipeptid: STOP NEUTRALNA MUTACIJA (nemaju efekte) Kada se pri zameni jednog nukleotida, kodon ______________________________ DNK: AGA TCT iRNK: AGA polipeptid: Arg TIHA MUTACIJA (nemaju efekte) Kada se pri zameni jednog nukleotida kodon promeni u njegov __________________ DNK: AAG TTC iRNK: AAG polipeptid: Lys Ovo su sve bile SUPSTITUCIJE!
MUTACIJA POMERENOG OKVIRA ČITANJA Kada se usled izbacivanja (delecije) ili ubacivanja (insercije) nukleotida, od tog mesta na dalje, potpuno promeni način čitanja kodona, pa se od tog mesta ___________________________
Ubacije se nukleotid. EKSPANZIJA TRINUKLEOTIDNIH PONOVAKA Postoje samo kod čoveka. Neki triplet nukleotida se ponavlja veliki broj puta. Te sekvence su jako nezgodne za replikaciju (može da se doda višak). Vrlo lako može da se desi da RNK polimeraza se zbuni i doda triplet viška. To povećanje može da se toleriše, ali nekada taj polipeptid neće više da radi. UV zračenje može da dovede do promene genetičkog materijala. Može da delije samo na koži (može da ošteti DNK molekula). Dimer timina (povezuju kovalentnom vezom)! U replikaciji takvog molekula se javlja problem – neće hteti da vežu komplementarne nukleotide. STOPA MUTACIJA Broj mutacija određenog gena koje se pojave po gametu u generaciji. Stopa mutacija je različita kod različitih organizama i gena. MUTAGENI Činioci Dimeri timina (međusobno se povezali). JONIZUJUĆE ZRAČENJE Ima zbirno dejstvo (svaka doza se sabira/dodaje). Evolutivno složeniji organizmi su osetljiviji od eolutivno nižih organizama. Odnos između doze zračenja i izazvanih mutacija je linearan. Jedro je ________ 40cGy – udvostručuje stepen spontane mutabilnosti 0,1 – 10cGy dijagnostička doza do 10Gy terapijske doze HEMIJSKI MUTAGENI Mogu da deluju DIREKTNO sa azotnom bazom (promene je), posle toga neće da se sparuje sa normalnim parom već sa nekim drugim. Mogu da budu veoma slični samim nukleotidima i da se ugrađuju u DNK umesto nukleotida, što takođe dovodi ________ Mogu da narušavaju građu molekula DNK Mogu da imaju i indirektno dejstvo: - na sintezu komponenti DNK - na komponente neophodne za __________ DNK
GENI I MALIGNE BOLESTI Maligna ćelija – van kontrole! Deli se bez granica (ne radi svoj posao, mora da se dediferencira) Normalna ćelija – radi sve kada dobije signal, kada postoji potreba organizma, svaka aktivnost je kontrolisana. Tumori – nastaju od JEDNE izmenjene ćelije! Sposobnost izbegavanja kontrole i prenosi na ćerke ćelije. U osnovi – promena na osnovu GENETIČKOG MATERIJALA! Maligne bolesti su GENSKE BOLESTI tj. u njihovoj osnovi se nalaze defekti na molekulu DNK! Geni koji imaju potencijal da indukuju malignitet: 1. PROTOONKOGENI – njihovi produkti regulišu procese kontrolisane ćelijske deobe, diferencijacije i programirane ćelijske smrti (APOPTOZE) 2. TUMOR-SUPRESORSKI GENI – njihovi produkti se suprotstavljaju i sprečavaju nekontrolisanu ćelijsku deobu (supresija deobe) To su rođeni geni koji imaju važne uloge. Kada se izmene, ispoljavaju taj tumorogeni potencijal.
Kada rade i jedni i drugi kako treba, sve je super (normalan rast)! Mutirani protoonkogen = ONKOGEN (mutirana varijanta gena) – imaćemo preteranu ekspresiju onkogena i preteranu deobu = TUMOR! Mutirani neaktivni tumor-supresorski gen = TUMOR!
KLONIRANJE Klon je genetički istovetna kopija. Postupak: Izolovanje diferencirane ćelije i iz te ćelija se izvukao NUKLEUS. Uzeta je jajna ćelija (izvučeno jedro) i u tu nukleisanu ubacili su jedro odrasle ovce. Dolly je imala isti genetički materijal kao i starija ovca. Klon bi trebalo da bude genetički istovetan. Ali neće biti totalno – mitohondrijalna DNK, telomere (genetički materijal od adultne jedinke znači da novi život klona ne počinje od nule već od minus nešto – zato je kratko živela Dolly) Cela ova priča u reproduktivnom smislu nema svrhe. Cilj je promeniti izgled današnje medicine.
POPULACIONA GENETIKA (zadatak sigurno!) Proučava genetičku varijabilnost u populacijama tj. kako se različite genetičke varijante formiraju, kako se održavaju ili nestaju, koji faktori utiču na genetičku strukturu populacija i kako se ona menja kroz generacije.
Pogledati prijemne iz prethodnih 2003. i ranije godina! Biće više takvi! POPULACIJA JE GRUPA JEDINKI ISTE VRSTE KOJA ŽIVI NA ODREĐENOJ TERITORIJI U ISTO VREME I STUPA U REPRODUKTIVNE ______ GENETIČKA VARIJABILNOST se odnosi na različite ALELE jednog gena i _________________GENETIČKA STRUKTURA POPULACIJE – učestalost različitih genetičkih varijanti u nekoj populaciji __________ GENSKI FOND POPULACIJE skup gena svih jedinki u populaciji HARDI-VAJNBERGOV PRINCIP (1908) definiše odnos između genetičke strukture u roditeljskoj i potomačkoj generaciji Izračunava učestalost genotipova i alela. Nasleđivanje NE utiče na ove učestalosti. HARDI-VAJNBERGOV Gen A (Aa) – učestalost p (A) i q (a)! AA = p2 Aa = pq aa = q2 p2 + 2pq + q2 = 1 Zbir učestalosti svih genskih tipova = 100% Zbir učestalosti alela = 100% p(A) + q(a) = 1
Trik! U zadacima, kada neko priča o učestalosti ALELA (albinizam..) priča o p i q! Ako priča o učestalosti genotipova priča o p2, 2pq i q2! Treća varijanta – učestalost FENOTIPOVA= dominatna osobina p2 i 2pq, a o recesivnoj osobini – q2! Ako se ovo zapamti, znaćemo da postavimo svaki zadatak! Učestalost genotipova zavisi od učestalosti ALELA u prethodnoj! (menja strukturu u sledećoj generaciji) Specifični faktori:
Da bi važili ovi principi, populacija mora biti u ravnoteži – ako je dovoljno velika, ako postoji slučajno ukrštanje (panmiksija) i ako postoje faktori koji ne remete _______ Faktori – mutacije, migracije, prirodna selekcija (neki od genotipova imaju veće šanse za preživljavanje) i genetički drift (slučajnost)! Genetički drift – pr. populacija živuljki na polju i imaju svoju genetičku strukturu. Elementarna nepogoda (poplava) i polovina se podavi – frekvenca alela nije ista više. Ali to što su se podavili nema veze sa genetikom! Nije isto što i prirodna selekcija. Može da utiče na genetiku, a nije uslovljeno genetikom. Zadaci: 1. U populaciji koja je u ravnoteži 30 jedinki ima genotip AA, 15 jedinki ima genotip Aa i 5 jedinki ima genotip aa. Kolike su učestalosti alela A i a u toj populaciji? Ovde nisu date učestalosti! Koliko je dominatno? P(A) = (30 x 2 + 15 x 1) / 50 x 2 = 75/100 = 3/4 q(a) = (5x2 + 15x1) / (50x2) = 25/100 = 1/4 50 jedinki, svaka ima 2 alela = 100 alela! Prvo izračunati dominatne, podeliti sa ukupnim brojem alela i dobiti frekvencu! 2. U populaciji koja je u ravnoteži 84% jedinki ima odvojenu ušnu resicu. Izračunaj koliko je među njima homozigota a koliko heterozigota? p2 + 2pq = 0,84 q2 = 0,16 q = 0,4 p = 0,6 p2 = 0,36 2pq = 0,48 3. U populaciji koja je u ravnoteži, učestalost dominatnog alela je 3 puta veća od učestalosti recesivnog alela. Kolika je učestalost osoba sa dominatnom osobinom? P = 3q p2+2pq=? 9q2 + 6q2 = x p2 + 2pq = 15/16 4. U populaciji koja je u ravnoteži od 3600 ljudi, učestalost alela koji determiniše albinizam je 5 puta manja od učestalosti alela koji determiniše normalnu pigmentaciju. Koliki je ukupan broj albino ososba u toj populaciji? p = 5q q2 = ? p+q=1 q = 1/6 q2 = 1/36 3600/36 = 100 ljudi albino 5. U populaciji koja je u ravnoteži, nalazi se 3 puta više osoba sa dominatnim svojstvom, nega sa racesivnim. Izračunati učestalost dominatnog alela u toj populaciji. p2 + 2pq + q2 = 1 p+q = 1 3q2 + q2 = 1 p = 1/2 q = 1/2 6. Kolika je učestalost dominatnih homozigota u populaciji koja je u ravnoteži, ako znamo da u toj populaciji ima 6 puta više heterozigota nego recesivnih homozigota? 2pq = 6q2 p2 =? p+q=1
p=3q q=1/4 p2=9/16
18.5.2013. EKOLOGIJA nauka o životu Ekologija: (1 pitanje i 1 iz Evolucije) oikos = kuća, dom, prebivalište logos = reč, govor, učenje, nauka naučna oblast u okviru biologije interdisciplinarna nauka prisutna u svakodnevnom životu pomaže nam da razmemo svakodnevnu realnost i predstavlja putokaz opstanka i daljeg razvoja živog sveta na Zemlji Uči se iz knjige za prvu godinu medicinske škole! Sva živa bića imaju STANIŠTE (biljke, životinje, gljive, mikroorganizmi). Stanište – mesto gde EKOLOGIJA – nauka koja proučava opstanak i aktivne odnose organizma i njihovih zajednica prema spoljašnjoj sredini, kao i uzajamne odnose organizama. Ernst Hekel – prvi definisao ekologija, definicija se odnosila na odnose organizama i okoline. Kasnije definicija uključuje i sve ostale organizme uključujući i čoveka. Moderna ekologija: DARVINOVI principi PRIRODNA SELEKCIJA + BORBA ZA OPSTANAK Insekti Ekologija: 1. Univerzalne zakonitosti života 2. Kruženje materije 3. Proticanje energije Uticaj čoveka na prirodu: društveni odnosi – stanje svesti tehnika – reciklaža (3E) ekonomija – ekonomski razvoj pravo – odgovarajući zakoni politika – sporazumi velikih sila Priroda je organizovana stupnjevito i hijerarhijski. Živi svet je izgrađen od manjih bioloških sistema. Oni se postepeno usložnjavaju u sve veće i više organizacijske celine. Biohemija: biomolekuli + biomolekuli + biomolekuli organele Fiziologija: ćelije tkiva organi i organski sistemi jedinke Ekologija: populacije životne zajednice ekosistemi biomi biosfera
Evolucija: Pitanje: može biti šta je veće. Ekološki faktori – uticaji koji dolaze iz spoljašnje sredine koji formiraju uslove života. Deluju različito na različite organizme. Mogu biti: 1. abiotički (neživi) – klimatski, edafski, orografski a. klimatski – svetlost, toplota, vlažnost, vazduh b. edafski – osobine zemljišta. Mogu biti fizičke, hemijske i biološke. Bakterija u zemlji – TETANUS (anaerobna bakterija) c. orografski – karakteristike reljefa 2. biotički faktori a. uticaji biljaka b. uticaji životinja c. uticaji čoveka (ANTROPOGENI FAKTORI) BIOTOP – životno stanište je deo životne sredine koji se odlikuje specifičnom kombinacijom životnih uslova. EKOLOŠKI FAKTORI – uticaji koji dolaze iz spoljašnje sredine, a formiraju uslove života. Razlikuju se u pogledu kvaliteta i kvantiteta. Imaju različit uticaj na različite organizme. EKOLOŠKA VALENCA ILI EKOLOŠKA AMPLITUDA raspon promena ekoloških faktora u okviru kojih je moguć život određene vrste. Ekološki faktori se uzajamno uslovljavaju . Najčešće ekološki uslovi odstupaju od optimalnih. Ograničavajući (limitirajući faktor) je jedan ekološki faktor čije defstvo može da ugrozi ili uništi opstanak organizma (nedovoljno ili prejako dejstvo e.f.). Ekološki faktori su povezani u celinu jer se uzajamno uslovljavaju i menjaju pa kao kompleks deluju na živa bića i njihove zajednice. Frigorifilni organizmi – niske temperature Termofilni organizmi – „vole“ toplotu Ekološko prilagođavanje – reagovanje živih bića na sve stalne promene uticaja sredine (suprotstavljanje, pomaganje i dopunjavanje). Obezbeđuje opstanak živih bića i širenje i zauzimanje novih prostora. ADAPTACIJE – karakteristike vrste nastale u toku evolucije i uslovljene su naslednom osnovom. ŽIVOTNA (EKOLOŠKA) FORMA – grupa jedinki koja se morfološki, fiziološki i anatomski specifično prilagodila na poseban način života i određeno ponašanje. Posledice ekološke forme: morfološka i fiziološka sličnost po sredstvu udaljenih živih bića morfološka i fiziološka različitost po sredstvu bliskih živih bića genetičke mogućnosti posledica – raznovrsnost živog sveta MODIFIKACIJE: neposredne reakcije organizma na trenutne uslove spoljašnje sredine kratkotrajne morfološke i fiziološke promene nastale pod dejstvom spoljašnje sredine neobavezne i nestalne osobine traju dok traje dejstvo spoljašnjeg faktora (uzajamno dejstvo) POPULACIJA JE SKUP JEDINKE iste vrste koja naseljavaju određeni prostor. Međusobno su povezani procesom razmnožavanja. Neprestano promenljiv i dinamičan biološki sistem, neprestano kretanje u prostoru _______
Karakteristike: gustina (veličina) prostorni raspored natalitet mortalitet uzrasna struktura rastenje Gustina (veličina) populacije – broj jedinki (biomasa) po jedinici prostora koji naseljavaju. Izražava se po jedinici površine (zapremine). Brojnost – aktivne jedinke populacije. Raspored jedinki može biti: 1. Prostorni raspored – zavisi od ponašanja jedinki i zavisi od uslova na staništu koje obezbeđuju: hranu, opstanak, razmnožavanje i rast. 2. Ravnomeran raspored 3. Neravnomeran (slučajan) 4. Grupni NATALITET i MORTALITET – specifična obeležja brojnosti populacije. Pozitivni i negativni faktori rasta populacije. NATALITET – produkcija novih jedinki procesom razmnožavanja u određenom vremenskom periodu. Specifičan je za vrstu i za uslove sredine. Pokazatelj je dugotrajnog procesa prilagođavanja. MORTALITET – smanjenje broja jedinki u populaciji uginjavanjem ili umiranjem u određenom vremenskom periodu. Uslovljena delovanjem ekoloških faktora. Uslovljen genetičkom konstitucijom organizama kao i natalitet. UZRASNA STRUKTURA – brojčani odnos između jedinki koje se nalaze na različitim stupnjevima individualnog rasta. Veći broj mladih (+rast), veći broj starih (-rast). RASTENJE POPULACIJE – promene brojnosti ili veličine populacije u određenom vremenskom periodu u zavisnosti od promenljivosti ekoloških faktora. POTENCIJAL RAZMNOŽAVANJA – maksimalan broj novonastalih jedinki koje može da produkuje jedna populacija u optimalnim uslovima. Određuje rastenje populacije. Nemaju sve jedinke mogućnost preživljavanja. OTPOR SREDINE – delovanje ekoloških faktora na staništu. Redukkuje potencijal razmnožavanja. Reguliše brojnost populacije. BIOCENOZA (ŽIVOTNA ZAJEDNICA) – je skup različitih vrsta biljaka, životinja, gljiva i mikroorganizama koji žive na određenom staništu. Sastav biocenoze nije slučajan. Posledica procesa konkurencije, prilagođavanja i evolucije vrsta. Složena, dinamična i relativno postojana, ekološka celina. Uništena biocenoza u sličnim uslovima se obnavlja. BIOCENOZE: JEDNOSTAVNE SLOŽENE Osobine biocenoze: 1. kvalitativni sastav – zavisi od raznovrsnosti ekoloških faktora, kvaliteta i njihovog inteziteta 2. dominatne vrste – vrste najbolje prilagođene uslovima staništa i imaju pogodne životne forme, otporne i jaki su konkurenti u borbi za opstanak imaju važnu ulogu u održavanju biocenoze i daju joj osnovno obeležje 3. biomasa – brojnost pojedinih vrsta Osobine biocenoze: STRUKTURNA ORGANIZACIJA – prostorni raspored – spratonost omogućava da stanište koje je prostorno ograničeno naseljava veći broj različitih vrsta. Među njima postoje _______________-
OSOBINE BIOCENOZE – ŽIVOTNI KOMPLEKSI – manje životne zajednice određenog sastava. Tesna povezanost živih bića.. Specifični uslovi života.. VREMENSKA ORGANIZACIJA – periodične promene (kratkotrajen), dnevno noćne promene, nedeljne promene Dugotrajne promene sukcesije (vekovne promene). Zamena biocenoze, potpuna promena predela FOTOSINTEZA I ODNOSI ISHRANE – odnosi ishrane omogućavaju održavanje i funkcionisanje biocenoze i biosfere. Fotosinteza je najvažnija etapa u evoluciji života (život na kopnu). Autotrofni organizmi apsorbuju sunčevu energiju u hlorofilu i transformišu u hemijsku energiju organskih materija. Ozon. SAPROFAGI – PARAZITI –
25.5.2013. EVOLUCIONA BIOLOGIJA Evolucija – proces promena u populacijama koje prevazilaze životni vek jedinke. Promene u genetičkom materijalu se nasleđuju (u polnim – germinativnim). Evolucija: velika raznolikost živog sveta velika sličnost živog sveta Zašto su obe teorije tačne? Sve ćelije jednog organizma imaju istu DNK. Sve jetre su sličnije nego tkiva dva organa. Alternativna obrada u istoj ćeliji može krenuti normalnim putem, a može i patološkim i da napravi poremećaj. Raznovrsnots – mutacije i rekombinacije!! Bacil tuberkuloze – zbog evolutivnih promena je postao rezistentan na antibiotike. Sada se javila ekspanzija. Šta bakterija stvara? Stvara SPORE (gram negativni je bacil)!!! Oko podneva raditi zadatke! Podaci o evoluciji: 1. FOSILI – prelazne forme 2. uporedno anatomske analize – homologije i analogije (konvergentna evolucija) 3. biogeografija 4. biologija razvića 5. molekularno genetičke analize ************* HOMOLOGIJE – osobine koje vode poreklo od iste strukture zajedničkog pretka! ANALOGIJA – strukture sličnog izgleda i funkcije, ali različitog porekla (KONVERGENTNA EVOLUCIJA) – pr. kaktus BIOGEOGRAFIJA – BIOLOGIJA RAZVIĆA – pr. embrioni MOLEKULARNI NIVO – genetički kod (praćenje nukleotida) EVOLUCIJA I MEDICINA: evolucija virulencije i otpornosti brzina evolucije virusa (virus gripa, HIV) zajednička evolucija parazita i domaćina promene imunog sistema evolucioni značaj infektivnih bolesti EVOLUCIJA I POLJOPRIVREDA: procena efekata veštačke selekcije značaj genetičke varijabilnosti evolucija odnosa patogen – domaćin evolucija otpornosti patogena prema hemikalijama povećanje otpornosti gajenih vrsta EVOLUCIJA I EKOLOGIJA LAMARK 1809. – tvrdio da se vrste menjaju i da izumiru, da je urođena težnja ka sve većoj složenosti ali POGREŠIO je kada je rekao da se nasleđuju stečene osobine!
ČARLS DARVIN I ALFRED UOLES 1856. – svi organizmi su nastali od zajedničkog pretka putem porekla sa modifikacijama. Mehanizam modifikacija je delovanje prirodne selekcije na naslednu varijabilnost. Zebe – varijacije u kljunovima. Veliki reproduktivni potencijal – prenaseljenost Kompeticija – borba za opstanak Varijabilnost Prirodno odabiranje – selekcija Nasleđivanje mutacije (korisne, štetne, neutralne) prirodna selekcija migracije (protok gena) genetička slučajnost (drift) asortativno ukrštanje (namerno ukrštanje) GENETIČKI DRIFT – kada se izoluje neka grupa jedinki (pr. jevreji). Ne mora da bude fizička barijera. Menja se posle njega učestalost u populaciji. PROTOK GENA ADAPTACIJA – nasledna osobina koja svojim nosiocima omogućava da ostave veći broj potomaka EVOLUCIONE NOVINE – složene adaptacije, ključne ososbine koje bitno menjaju odnos organizma i sredine PRIRODNA SELEKCIJA – deluje na različite genetičke varijante koje se razlikuju po adaptivnoj vrednosti (doprinosu genskom fondu sledeće generacije preko svojih potomaka) SELEKCIJA: 1. DIREKCIONA (ekstrem – manji/veći kljun, znači u jednom pravcu) 2. STABILIZACIONA (sredina) 3. DISRUPTIVNA (2 pika) KOEVOLUCIJA – zajednička međuzavisna evolucija dve vrste koje utiču međusobno KOOPERACIJA (cvetnice – oprašivači) PREDATORSTVO (predator-plen) PARAZITIZAM KOMPETICIJA POSTANAK VRSTA – 1750000 (5.000.000) Morfološka sličnost Biološki kriterijumi SPECIJACIJA – NASTANAK VRSTA Reproduktivna izolacija: Preoplodni mehanizmi: razmnožavanje u različito vreme različita staništa razlike u ponašanju razlike u građi reproduktivnih organa biohemijsko neslaganje gameta POSTOPLODNI MEHANIZMI SIMPATIČKA SPECIJACIJA Nebalansirani genotip – pr. trizomija jednog i monozomija drugog hromozoma Prvo RNK, pa DNK pa PROTEIN!!!
NEANDERTALAC – od pre 230000 – 30000 god. Veća zapremina mozga nego kod današnjih ljudi. ZADACI: 1. Rezerva glikogena u organizmu nalazi se u JETRI i MIŠIĆIMA. Pankreas - insulin 2. Azotna baza i pentozni šećer – NUKLEOZID a sa fosfatom je NUKLEOTID 3. U sastav nukleotida : šećer pentoza, azotna baza i fosforna kiselina 4. U sastavu lizozoma se nalaze enzimi NUKLEAZE. Polimeraze stvaraju! Znači ne može lizom. 5. Ćelijska membrana je izgrađena od DVA SLOJA FOSFOLIPIDA 6. Osmoza – voda prelazi iz manje u veću koncentraciju rastvorene supstance 7. Prokariotska i eukariotska ćelija se razlikuju po VELIČINI, ORGANELAMA i CITOSKELETU 8. Lipoproteini nastaju u GOLDŽIJEVOM APARATU 9. U ćelijskom ciklusu eukariotske ćelije za G1 period je karakteristično POČINJE NAKON ZAVRŠETKA MITOZE 10. Deobno vreteno nastaje MIKROTUBULA 11. Molekul ATP-a je RIBONUKLEOTID TRIFOSFAT 12. Jedro je PRISUTNO U ĆELIJAMA EUKARIOTA GENETIKA 1. Fenotipksi normalni roditelji (HETEROZIGOTI), čije je prvo dete obolelo od fenilketonurije, dobili su zdravo dete. Koliko je verovatnoća da je zdravo dete heterozigot? 66% dete – 25%, bolesno 100% 2. Anti-A antitela stvaraće osobe B i O KRVNE GRUPE! 3. U populaciji koja je u ravnoteži, 96% osoba ima dominantnu osobinu. Kolika je u toj populaciji učestalost recesivnog alela? 4. NOR-ovi se u humanom kariotipu nalaze na AKROCENTRIČNIM AUTOZOMIMA (nikada na Y) 5. Zdravi roditelji imaju bolesnog sina i zdravu ćerku. Oboljenje se nasleđuje: AUTOZOMNO-RECESIVNO (roditelji moraju biti heterozigoti) ili X-VEZANO RECESIVNO 6. Osoba M krvne grupe može biti samo HOMOZIGOT! 7. HEMOFILIJA – otac mora biti bolestan ako je ćerka bolesna! RAZVIĆE: 1. Koja od navedenih ćelija čoveka poseduje parove homologih hromozoma: PRIMARNA OOCITA 2. Primarna spermatocita u odnosu na spermatidu: ČETIRI PUTA VIŠE BROJ MOLEKULA DNK 3. U oogenezi žene, prva mejotička deoba otpočinje PRE ROĐENJA 4. Najveći gen - DISTROFIJA
KOLAGEN – najzastupljeniji protein u telu!
1.6.2013. GENETIKA III Sledeći put test iz genetike. Imuni odgovor Humoralni odgovor – odgovorni B limfociti! Ćelijski odgovor – odgovorni T limfociti! Znači, humoralni odgovor (B limfociti – antitela) –patogen (inficirana ćelija) ćelijski odgovor (T limfociti – smrt inficirane ćelije)! Primarni limfni organi Limfociti sazrevaju u TIMUSU, napuštaju kostnu srž i timus i idu po organima (perifernim limfnim organima). T i B ćelije pre nego što se aktiviraju = NAIVNE (VIRGIN) ĆELIJE Kada se aktiviraju antigenima stranim, postaju EFEKTORSKE ĆELIJE. Efektorska B ćelija (plazma ćelija) ima jako izraženu citoplazmu – i ima dosta razvijen ENDOPLAZMATIČNI RETIKULUM – stvara IMUNOGLOBULINE! Aktivirana B ćelija postaje efektorska ćelija (plazma ćelija) koja stvara i oslobađa imunoglobuline. Efektorska T ćelija mora da stvara CITOKINE! Postoje dve osnovne klase T limfocita: 1. citotoksične T ćelije – uloga: ubiti zaraženu ćeliju organizma ! 2. T-helper ćelije – pomažu drugim ćelijama (B limfocitima, makrofagima i citotoksičnim T ćelijama) tako što ih aktiviraju i omogućavaju im da obave svoju ulogu. Znači pomažu B limfocitima da se aktiviraju, pomažu svima! Stvaraju INTERLEUKINE! Oboleli od AIDS-a – HIV napada samo helpere! Svi ostali su oke, ali helperi su zakazali.
ANTIGEN Antigeni su veliki molekuli (skoro svi proteini i mnogi polisaharidi) koji mogu da izazovu imuni odgovor protiv sebe i onda stvara antitela protiv sebe!(Mogu da izazovu imuni odgovor protiv sebe) Nalaze se na površini svake ćelije. To je kao neka vrsta pečata pripadnosti posebnom organizmu. Autoimuni odgovor – ne prepoznavanje sopstvenih antigena!
ANTITELA Antitela su proteinski molekuli koji se stvaraju u humoralnom odgovoru protiv određenog antigena. Produkuju se na B limfocitima, prvo postoje na njima (imaju ulogu receptora) i svaki ima drugačiji molekul. Antitela se produkuju u ogromnom broju formi od kojih svaka ima specifično ANTIGEN-VEZUJUĆE MESTO, što mu omogućava samo da se veže sa specifičnim antigenima. Imunoglobulin: dva teška i dva laka. Za antigen se veže – ANTIGEN-VEZUJUĆE MESTO I laki i teški lanci imaju po dva regiona – jedan bliži N terminusu i oni su varijabilni (imaju različit aminokiselinski sastav kod aminoglobulina). Ti segmenti moraju da budu veoma raznoliki (različit aminokiselinski sastav) – roza boja. Ono belo nisu u vezi sa genom – KONSTANTNI regioni i oni su stalni. Konstantni regioni teških lanaca određuju tipične fiziološke karakteristike imunoglobulina tj. KLASU ANITTELA. Kod sisara postoji 5 osnovnih klasa antitela: IgM, IgD, IgG, IgA, IgE
KLONSKA SELEKCIJA
Teorija klonske selekcije objašnjava kako naš imuni sistem ume da napravi baš odgovarajuće antitelo, sa odgovarajućim antigen-vezujućim mestom koje može dase specifično veže baš za strani antigen koji je u tom trenutku napao naš organizam. U knjizi postoje dve teorije (prva nije tačna!) ali važi druga – klonska selekcija! Kada uđe strani antigen, od tog mnoštva se selektuje onaj koji ima antigen vezujuće mesto i samo par B limfocita sa tim globulinom može da napravi odgovor. Gomila B limfocita i svaki ima IMUNOGLOBULIN i svaki ima različito antigen-vezujuće mesto. Dođe antigen i od tog mnoštva selektuju se onaj koji mogu da se vežu za taj antigen. Potrebno je da se taj selektivni aktivira: 1. da proliferiše – da se deli da pravi klonove (DEOBA) 2. sve se ćelije diferenciraju u EFEKTORSKE PLAZMA ĆELIJE (DIFERENCIJACIJA) I dolazi aktivacija pomoću helpera! Kod sisara postoji jedinstveni genetički mehanizam koji obezbeđuje stvaranje ogromnog broja lakih i teških lanaca imunoglobulina i to na vrlo ekonomičan način, kombinovanjem i spajanjem odvojenih genskih segmenata pre same transkripcije. Pričamo o globulinima – 10na12 broj različitih. Kako? 1 gen kodira 1 polipeptid – trebalo bi nam onda 10na6 gena (a imamo 30.000 gena tako da ne može na ovaj način!!) Raznovrsnost – geni za imunoglobuline (geni za teške i lake – na 3 hromozomima imamo segmente koji to regulišu). Na hromozomu 14 nemamo karakteristične gene već jedan region relativno veliki koji se sastoji od velikog broja genskih segmenata – sekvence su slične, ali nisu sasvim iste. Imaju zajedničku strukturu, ali barem i nekoliko nukleotida koji su promenjeni. Ovde imamo V segmenti, D, J i C na kraju. C kodiraju konstantni deo na teškom lancu (ono belo). Moramo da iskombinujemo jedan V sa jednim D i J će zajedno kodirati region lanca. Kod lakog je sve isto 70V, 10J i nema D segmenata!!! Segmenti nisu klasični egzoni/geni. SOMATSKA REKOMBINACIJA će omogućiti da sa malim genetičkim materijalom stvorimo veliki broj imunoglobulina! VDJ rekombinaze – izabraće deo segmenata, počeće da ih približavaju – stvara se petlja i ona se iseče. Na ovaj način kombinujuće segmente može da se napravi 3 miliona lanaca! + postoje dodatni mehanizmi
KRVNE GRUPE Određene su prisustvom ANTIGENA na površini ERITROCITA. Postoji 29 krvno-grupnih sistema, ali 2 su najbitnija: 1. ABO 2. Rh Sposobni su da naprave vrlo jak imuni odgovor. ABO sistem Određen prisustvom ili odsustvom antigena A i antigena B na površini eritrocita. Ovaj sistem je određen 1 GENOM (na hromozomu 9): Alel IA, IB i I0 Razlika je u 4 nukleotida kod A i B, a nulti je RECESIVAN – FRAMESHIFT MUTACIJA alel je nefunkcionalan. Dva su KODOMINATNA. Znači 3 alela, 6 GENOTIPOVA! Taj gen kodira ENZIM – na površini eritrocita antigen. H nosač nije ANTIGEN! Već mora da se pridoda ŠEĆER i onda nastaje ANTIGEN!! Da bi se dodao šećer potreban je ENZIM (A,B,O). I onda tako dobijamo ANTIGENE A, B, a kod nulte nema ANTIGENA!
RH SISTEM Je određen prisustvom većeg broja (5) antigena na površini eritrocita, od kojih je RhD antigen anjjači i najznačajniji. Postoje 2 krvne grupe ovog sistema: Rh+ i RhNajbitniji gen je na hromozomu 1 – gen D (ima dva alela D, d) 3 genotipa – homozigot i heterozigot će imati Rh antigen (+) a recesivni homozigot (-). Nekompatibilnost kod mame i ploda: Antitela IgG – imunoglobulini koji mogu da prođu kroz placentu – mama može da napravi imuni odgovor protiv deteta (Rh antigen koji ne poznaje) i može se ugroziti plod – HEMOLITIČKA BOLEST NOVOROĐENČETA, pobačaj. Posle porođaja daju se veštačka antitela!
TIPOVI NASLEĐIVANJA 5 mogućih varijanti na tipove nasleđivanja: 1. Vezano za autozome – AUTOZOMNO-DOMINANTNO NASLEĐIVANJE a – divlji alel je recesivan (normalan) A* - mutiran alel je dominantan obolele osobe: imaju genotip: A*A* ili A*a zdravi: genotip aa I varijanta: A*a x aa 50 % šanse da se oboli II varijanta: A*A* x aa 100% oboleli III varija: A*a x A*a 25% zdravi, 75% bolesno – moguće samo kod ovakvog nasleđivanja! Kod recesivnog NE! PENETRANTNOST/PROBOJNOST – je pojava da neki dominantni geni postojaće ali neće biti izražen u fenotipu. Moguće da osoba ima mutirani dominantni alel, ali da se neće ispoljiti. (pr. 80% - će se ispoljiti koji ima penetrantnost, a 20% neće). POLIDAKTIJA – nema 100% ekspresivnost (šesti prst može da bude kao pola malog prsta, ceo ili kvržica) Rodoslovno stablo: Vertikalna raspodela Osobine koje se nasleđujju: rupica na bradi, beli pramen u kosi, odvojena ušna resica... BOLESTI: POLIDAKTILIJA – šestoprstost SINDAKTILIJA – srasli prsti BRAHIDAKTILIJA – kratki prsti (fali falinga) KLINODAKTILIJA – zakrivljenost AHONODROPLAZIJA – patuljast rast HANTINGTONOVA BOLEST – uništavanje nervnog sistema, letalni ishod, javlja se posle 30tih god. FAMILIJARNA ______
AUTOZOMNO-RECESIVNO NASLEĐIVANJE
A – divlji a* a*a* x Aa* 50% zdravih i bolesnih a*a* x AA 100% zdravo Aa* x Aa* 25% bolesno KONSAGVINITET – u srodstvu! BOLESTI: sve enzimopatije – za produkciju enzima!! Doklegod ima jedan alel da ga pravi, neće biti problema. ALBINIZAM FENILKETONURIJA enzimopatija – Phe u Tyr (Phe se nakuplja i dolazi do mentalne retardacije) ALKAPTONURIJA isto Tyr ali ne može da se razgradi do kraja (alkapton) AMAUROTIČNA IDIOTIJA – poremećaj metabolizma lipida (Tej-Saksova bolest) GALAKTOZEMIJA – poremećaj šećera
NASLEĐIVANJE VEZANO ZA POLNE HROMOZOME (X HROMOZOM) X – divlji alel je DOMINANTAN X* - mutirani alel je RECESIVAN Muškarci su HEMIZIGOTI za gene na X! Bio dominantan ili recesivan, kod muškaraca se sigurno ispoljava! BOLESTI: DIŠENOVA MIŠIĆNA DISTROFIJA – poremećaj u genu koji kodira DISTROFIJA (najveći gen u genomu), samo dečaci oboljevaju. HEMOFILIJA – može se držati pod kontrolom, može biti i ženskih obolelih osoba. DALTONIZAM –
X-VEZANO DOMINANTNO NASLEĐIVANJE Žena iako je heterozigot biće obolela, a muškarac ako ima X*. Nema primera u knjizi, TURETOV SINDROM, RAHITIS.
NASLEĐIVANJE VEZANO ZA Y HROMOZOM (HOLANDRIČNO NASLEĐIVANJE)
8.6.2013. GENETIKA 1. Označiti TAČAN iskaz: a) Odnos genotipova posle monohibridnog ukrštanja dve heterozigotne jedinke kod dominantno-recesivne interakcije alela je 3:1. (FENOTIPOVA JESTE!) b) Odnos fenotipova posle ukrštanja osobe M i osobe MN krvne grupe je 1:1 c) A,B i O su tri različita gena koja određuju ABO krvno-grupni sistem. (JEDAN GEN SA 3 ALELA) d) Osoba M krvne grupe može biti heterozigot ili homozigot. (samo HOMOZIGOT) 2. Kolika je verovatnoća da se u braku roditelja sa kovrdžavom kosom (A1A1) i roditelja sa talasastom kosom (A1A2) rodi dete sa kovrdžavom kosom? 50% P: A1A1 x A1A2 3. Kod dihibridnog ukrđtanja dve heterozigotne jedinke, genotipa AaBb, u sledećoj generaciji se može očekivati da učestalost jedinki sa obe dominantne osobine bude: a) 1/16 b) 3/16 c) 4/16 d) 7/16 e) 9/16 4. Kolika je verovatnoća da muškarac koji ima A(heterozigot) i Rh- pozitivnu (heterozigot) krvnu grupu i žena koja je AB i Rh-negativna, dobiju dete A i Rh-pozitivne krvne grupe? P: AODd x Abdd g: AD, Ad, OD, Od x Ad, Bd F1: tražimo AADd, AODd 1/4 , tj. 25% 5. Prilikom dihibridnog ukrštanja dve heterozigotne jedinke, genotipa AaBb, verovatnoća da će u sledećoj generaciji njihov potomak biti dominantni homozigot na oba lokusa je: 6,25% 6. Kod trihibridnog ukrštanja, najveći mogući broj različitih fenotipova u potomstvu recesivnog homozigota (aabbcc) i heterozigota genotipa AaBBCc iznosi: P: aabbcc x AaBBCc g: abc x ABC, Abc, aBc, aBc F1: AaBbCc, AaBbcc, aaBbCc, aaBbcc DDD, DDR, RDD, RDR 4 fenotipa 7. Kod tetrahibridnog ukrštanja, koliki broj gameta može da formira jedinka genotipa AaBbCCDd? 8 – zato što ima 3 genotipa: 23 8. Anti-A antitela stvaraće osobe B i O krvne grupe! 9. Ako jedan roditelj imaju krvnu grupu A a drugi AB, odrediti moguće krvne grupe dece? A, AB, B (50% A, 25%AB, 25%B ako je heterozigot AO, a 50% A, 50%B ako je homozigot AA) 10. U slučaju spornog očinstva odrediti koj je otac deteta čija je krvna grupa O, ako se zna da majka ima krvnu grupu B, prvi mogući otac ima krvnu grupu A, a drugi AB? A! 11. Dečak ima krvnu grupu A (genotipa AO) i Rh-negativan je. Prikazati njegov genotip na repliciranim hromozomima. AOdd – 4 hromozoma (na hromozomu 9(AO) i 1(dd)) 12. Odredi pripadnost svake od beba odgovarajućoj porodici: I porodica: tata: B, N, Rh- mama: A, MN, RhII porodica tata: O, M, Rh+ mama: B, N, RhIII porodica tata: AB, M, Rh- mama: O, N, Rh+ IV porodica tata: A, M, Rh+ mama: B, M, Rh+ beba A: A, MN; Rh+ beba B: O, MN, Rh+ beba C: AB, N, Rhbeba D: B, M, RhI porodica, beba C. II porodica beba B, III – A, IV - D 13. Označiti TAČAn iskaz:
a) Poligenija je specifičan oblik dihibridnog ukrštanja. b) Istovremeno praćenje nasleđivanja ABO, Rh i MN sistema krvnih grupa je primer trihibridnog ukrštanja. c) Nasleđivanje boje kkože je primer komplementarne poligenije d) Tamni melez uvek formira samo jedan tip gameta. 14. Koliko genotipova i koliko fenotipova očekujemo u F1 generaciji prilikom ukrštanja dve biljke ljubičastog cveta, genotipa AaBB i AABb: KOMPLEMENTARNA POLIGENIJA – oba lokusa dominantan (ljubičast) ako nema (beli cvet) P: AaBB x AABb g: AB, aB x AB, Ab F1: AABB, AABb, AaBB, AaBb 4 genotipa, 1 fenotip (svi su ljubičasti!) 15. Verovatnoća da dva tamna meleza (genotip AaBB i AABb) dobiju dete meleza (sa 2 dominantna alela) je: P: AaBB x AABb g: AB, aB x AB, Ab F1: AABB, AABb, AaBB, AaBb – 25% 16. Kada jedna osobina ima 7 fenotipskih klasa, može se zaključiti da se radi o: a) trihibridnom ukrštanju b) aditivnoj poligeniji pod kontrolom 2 para lela c) aditivnoj poligeniji pod kontrolom 3 para alela d) poligenenom nasleđivanju pod kontrolom 7 pari alela 17. Kolika je verovatnoća da se prilikom ukrštanja dve kokoške bele boje, genotipa CccIi i ccIi, dobije braon kokoška? Treba na ii! P: CcIi x ccIi g: CI, ci, Ci x cI, ci F: CcII, CcIi, Ccii, CIci, ccIi, ccii – 1/8 18. Rastojanje između vezanih gena A i B je 40cM. Koje tipove gameta i u kom procentualnom odnosu može da formira osoba koja je heterozigot na oba lokusa? a) AB (50%) i ab (50%) b) AB (25%), ab (25%), Ab (25%), aB (25%) c) AB (20%), ab (20%), Ab (30%), aB (30%) d) AB (30%), ab (30%), Ab (20%), aB(20%) Rekombinovanih treba biti 40%, a nerekombanovanih 60%!!! 19. U populaciji koja je u ravnoteži, 96% osoba ima dominantnu osobinu. Kolika je u toj populaciji učestalost recesivnog alela? a) 4% b) 16% c) 20% d) 80% q=? p2 + 2pq = 0,96 q2 = 1 – 0,96 = 0,04 q = 0,2 20. U jednoj populaciji 49% osoba ima M krvnu grupu. Koliki je u toj populaciji procenat osoba sa MN krvnom grupom? p2=0,49 2pq=? q = 0,3 2pq = 0,42=42% 21. U populaciji koja je u ravnoteži učestalost recesivnog alela je 2 puta manja od učestalosti dominantnog alela. Kolika je učestalost jedinki sa dominatnim svojstvom? p=2q p2+2pq=? p2+ 2pq = 8/9 Ako imamo 30 dominatnih homozigota (30 x 2) + 15 homozigota i kroz broj ukupan broj alela! = UČESTALOST ALELA 22. Somatske mutacije SE ne prenose! 23. Ukoliko je u braku obolelih roditelja verovatnoća da će potomstvo biti zdravo 25% radi se o AHONDROPLAZIJI! (dominantno nasleđivanje) 24. Fenotipski normalni roditelji, čije je prvo dete obolelo od fenilketonurije, dobili su zdravo dete. Kolika je verovatnoća da je zdravo dete heterozigot?
a) 25% b) 33% c) 50% d) 66% Autozomno recesivno! Roditelji moraju biti heterozigoti! P: Aa x Aa F1: AA, Aa, Aa, aa – 66% 25. Zdravi roditelji imaju bolesnog sina i zdravu ćerku. Oboljenje se nasleđuje: a) autozomno-recesivno ili X-vezano recesivno b) autozomno-dominantno c) autozomno-recesivno d) X-vezano recesivno 26. Zdravi roditelji imaju bolesnu ćerku i zdravog sina. Oboljenje se nasleđuje: a) autozomno-recesivno b) X-vezano recesivno c) autozomno dominantno d) autozomno-recesivno ili X-vezano recesivno 27. Označiti NETAČAN iskaz: a) Od X-vezanih recesivnih bolesti češće oboljevaju osobe muškog pola. b) Sve ćerke oca sa X-vezanim dominantnim oboljenjem moraju biti obolele. c) Zdravi roditelji mogu imati ćerku obolelu od hemofilije. d) Svi sinovi majke obolela od X-vezanog recesivnog oboljenja moraju biti oboleli. 28. Koji od sledećih sindroma može da bude posledica Robertsonove translokacije: Daunov i Patalov 29. Žena sa ahondroplazijom, čiji je otac bio zdrav i zdrav muškarac imaju jedno normalno žensko dete i jednog sina sa ahondroplazijom. Kolika je verovatnoća da je obolelo muško dete heterozigot? P: Aa x aa F1: Aa, Aa, aa, aa 100% 30. Kolika je verovatnoća da muška osoba sa jednim Barr-ovim telom u braku sa normalnom ženskom osobom dobije sina: 0% 31. Hromozomska konstitucija ženske osobe sa 3 Barr-ova tela je: 48, XXXX 32. Koliko muška osoba sa Edvardsovim sindromom ima: 47, XY + 18 a) molekula DNK u somatskoj ćeliji koja je u metafazi? 94 b) akrocentričnih hromozoma? 11 c) submetacentričnih hromozoma? 12x2 + X = 25 + 1(sa 18) = 26 33. Zdravi roditelji imaju dete obolelo od fenilketonurije. Koliki je rizik da će njihovo drugo dete biti bolesno? P: Aa x Aa F1: AA, Aa, Aa, aa – 25% 34. Otac boluje od hemofilije, a majka je zdrava (homozigot). Koji je procenat njihovog potomstva pod rizikom da oboli od hemofilije? P: X*Y x XX F1: X*X, X*X, XY, XY – 0% 35. Ukoliko se rodi žensko dete sa hemofilijom, možemo sa sigurnošću utvrditi da je majka prenosilac a otac bolestan. 36. Koliko hromozoma bi se nalazilo u somatskoj ćeliji čoveka koja ima monozomiju jednog i trizomiju drugog hromozoma? 46 37. Kongenitalna luksacija kuka je uslovljena: Multifaktorskim nasleđivanjem 38. Tarnerov sindrom karakteriše: a) poremećaj broja X hromozoma b) nizak rast i disfunkcija ovarijuma c) kratak vrat sa kožnim naborima d) svi odgovori su tačni 39. NOR-ovi se u humanom kariotipu nalaze na: a) polnim hromozomima b) hromozomima 13, 14, 15, 21, 22 i Y c) akrocentričnim autozomima d) svim hromozomima 40. Tumor supresori su:
a) b) c) d)
geni koji mogu indukovati ćelijsku deobu geni koji mogu indukovati nastanak tumora (on indukuje kada NE RADI!) geni koji mogu vršiti supresiju ćelijskog ciklusa lekovi koji se koriste u terapiji maligniteta
