Bioloogia eksamiks (3)

BIOLOOGIA ALUSED KOKKUVÕTVALT GÜMNAASIUMI BIOLOOGIAST MIHKEL HEINMAA | 12B | RÜG | APRILL 2009
I ELU OLEMUS
ELU TUNNUSED: Rakuline ehitus, keerukas organiseeritus, stabiilne sisekeskkond , kasv ja areng, paljunemine, kohastumine , reageerimine ärritusele. Rakk on lihtsaim ehituslik ja talituslik üksus, millel on kõik eluomadused.
ELUSLOODUSE ORGANISEERITUSE TASEMED . molekul > organell > rakk > kude > organ > organsüsteem > organism (isend) > populatsioon > ökosüsteem > biosfäär
MOODNE KLASSIFIKATSIOON : liik > perekond > sugukond > selts > klass > hõimkond > riik
TEADUSLIKU UURIMISMEETODI PÕHIETAPID: probleemi püstitamine > taustinfo kogumine > hüpoteesi sõnastamine > hüpoteesi kontrollimine > tulemuste analüüs > järelduste tegemine > uute teaduslike faktide saamine > teadusliku teooria kujunemine.
II ORGANISMIDE KOOSTIS
KEEMILISTE ELEMENTIDE TÄHTSUS ORGANISMIS. Hapnik ­ kuulub kõikide biomolekulide koostisesse, on tugev oksüdeerija, kindlustab hingamise. Vesinik ­ esineb kõikide biomolekulide koostises, osaleb vesiniksidemete moodustamises. Süsinik ­ keskne eluelement, kuulub kõikide biomolekulide koostisesse. Kaltsium ­ annab luudele tugevuse, osaleb vere hüübimisel, tagab lihaste töö, reguleerib vee hulka. Magneesium ­ luude koostises, klorofüllis keskne element, kuulub taimeraku kesta koostisesse. Jood ­ osaleb kilpnäärme hormooni türoksiini sünteesis Raud ­ kuulub selgroogsete punalibledes hemoglobiini koostisse hapniku seondajana. Kaalium ja naatrium ­ reguleerivad vee tasakaalu, närviimpulsside teket ja edasikannet. Fosfor ­ esineb nukleiinhapete ja makroergiliste ühendite koostises.
VEE ÜLESANDED: >Tagab rakkude ainevahetused, rakku saabuvad ja sealt väljutatakse ained vesilahustena >Tagab raku siserõhu (turgori) >Kindlustab organismide ringeelundkondade töö >osaleb organismide termoregulatsioonil >täidab kaitsefunktsiooni, pisarad , vesikest jne >osaleb enamikes keemilistes reaktsioonides.
SAHHARIIDID > monosahhariidid : glükoos (viinamarjasuhkur); fruktoos (puuviljasuhkur), riboos , desoksüriboos > oligosahhariidid : sahharoos ; maltoos ( linnasesuhkur ); laktoos ( piimasuhkur ) >polüsahhariidid: tärklis (taimede glükoosivaru); tselluloos ; glükogeen (loomade energeetiline varuaine ); kitiin . Ülesanded: energeetiline, ehituslik (tselluloos ja kitiin), varuenergeetiline (tärklis ja glükogeen), toiteülesanne (laktoos imetajate piimas), liigimeelitav (putukaid), kaitse (taime tsütoplasma suhkrustumine talvel ärakülmumise vastu), biosünteetiline (lähteaineks teiste ühendite sünteesil).
LIPIIDID Rasvad lahustuvad orgaanilistes lahustes. Liitlipiidid: glükolipiidid ja fosfolipiidid Neutraalrasvad: rasvad, õlid. Vahad: tahked ained, mis on vastupidavad teiste keemiliste ainete toimele. Taimsed vahad (puuviljadel, okastel) täidavad kaitseülesannet Loomsest mesilasvahast valmistavad mesilased oma kärjed Streroidid: esinevad loomakudedes Neerupealiste hormoonid, testosteroon ja östrogeen Kolesterool , millest sünteesitakse sapphappeid
1 Vitamiin D Ülesanded: energeetiline (2x rohkem energiat, kui sahhariidid), kaitse (halb soojusjuht, kaitseb siseelundeid välismõjutuste eest), lahusti (K, A, D, E vitamiinidele), ehituslik ( rakumembraanis kaksikkiht fosfolipiide; annab voolujoonelise keha).
PROTEIINID Valgud koosnevad aminohappejääkidest, millede vahel on peptiidsidemed. Aminohappele on iseloomulikud aminorühm ja karboksüülrühm. Inimene vajab 20 aminohapet: 8 saab ainult toiduga, 3 suudab ise ebapiisavalt sünteesida ja 9 on täiesti piisaval hulgal isesünteesitavad. Valkude struktuurid : >primaarstruktuur ­ aminohapete järjestus >sekundaarstruktuur ­ moodustub heeliks >tertsiaalstruktuur ­ valk kokkukeerdunud gloobuliks või fibrilliks, n vereplasmavalgud > kvaternaarstruktuur ­ mitme polüpeptiidi ühinemisel, n hemoglobiin . Denutratsioon on valgu kõrgemat järku ruumiliste struktuuride hävinemine, säilib esimese järgu struktuur. Seda põhjustavad: kõrge temp, UV, mehhaaniline tegur, raskemetallid (n Hg), happed Renutratsioon on kõrgemat järku struktuuride taastumine . Näiteks toimub ensüümi aktiivsuse taastumine. Valkude erinevad omadused tulenevad aminohapete järjestusest ja hulgast. Ülesanded: ensümaatiline (ensüümid reguleerivad biokeemiliste reaktsioonide kiirust); transport (hemoglobiin transpordib hapniku); retseptoorne (rekumembraani pinnaretseptorid edastavad infot); regulatoorne (osa hormoone, n insuliin reguleeri vere suhkrusisaldust); kaitse ( antikehad ); energeetiline; liikumis .
NUKLEIINHAPPED Nukleiinhapped on biopolümeerid, mille moneeriks on nukleotiid . Nukleotiid koosneb sahhariidist (desoksüriboos/riboos), fosfaatrühmast ja lämmastikalusest. DNA kahte ahelat hoiab koos vesiniksidemed . DNA ülesanded on päriliku info säilitamine ja selle täpne ülekanne tütarrakkudele. RNA põhiülesanne on pärilikkuse avaldamine: kopeerib DNA infot ja kannab selle vajalikku kohta.
BIOAKTIIVSED AINED Ensüümid e biokatalüsaatorid, reguleerivad ainevahetust, reaktsioonide kiirust. Ensüümidele on omane kõrge spetsiifilisus. On ülikõrge aktiivsus, mida reguleeritakse vastavalt vajadusele, süntees on allutatud geneetilisele kontrollile . Katalüüs toimub väga kindlal temperatuuri ja pH juures. Vitamiinid Liigitus: veeslahustuvad (C, H, B) ja rasvlahustuvad (K, A, D, E, Q) K-vitamiini sünteesivad soolestiku elavad bakterid D-vitamiini moodustub nahas UVkiirguse toimel Vitamiinide vaegus ­ avitaminoos . C ­ skorbuut ­ naha ja seedeelundite veritsemine, hammaste väljalangemine. D ­ rahhiit ­ luude pehmenemine ja kõverdumine A ­kanapimedus Tekkepõhjused: vitamiinide vaene toit, imendumisprobleemid, haigused, ravimid. Hormoonid Koostiselt kahte tüüpi: steroidhormoonid ja valkhormoonid Hormoonide mõjul toimivat regulatsiooni nim humoraalseks regulatsiooniks. On üliaktiivsed ja spetsiifilise toimega, lühikese eluajaga.
III RAKK
RAKUTEOORIA PÕHISEISUKOHAD Kõik organismid on rakulise ehitusega Iga uus rakk saab alguse üksnes olemasolevast rakust selle jagunemise teel Rakkude ehitus ja talitus on omavahel kooskõlas Organismide kasv ja areng põhinevad rakkude jagunemisel.
RAKKUDE MORFOLOOGILINE ERINEVUS Prokarüoot: tuumapiirkond , puudub tuumake , 1 haploidne rõngaskromosoom, DNA üldhulk väike, histoonid puuduvad, puuduvad kahekordse membraaniga organellid ( plastiidid , mitokondrid ), sisemembraanistik puudub.
2 Eukarüoot: selgelt eristuv tuum, tuumake, kahekordne tuumamembraan , diploidne kromosoomistik, palju kromosoome, histoonid, sisemembraanistik hästi eristunud.
LOOMARAKU EHITUS JA TALITUS Rakumembraan : ümbritseb, piiristab rakku, kaitseb välismõjude eest, välispinnal olevad retseptorid seonduvad väliskeskkonnast pärit hormoonide, tõvestavate bakterite ja viirustega, osadel loomadel täidab liikumisfunktsiooni (amööb), tagab raku- ja väliskeskkonna vahel aine- ja energiavahetuse. Difusioon ­ gaasiliste osakeste liikumine läbi membraani kõrgemalt kontsentratsioonilt madalamale, energiat pole vaja Osmoos ­ lahusti molekulide liikumine läbi membraani madalama kontsentratsiooniga lahusest kõrgema kontsentratsiooniga lahusesse, energiat pole vaja. Ainete passiivne transport ­ toimub vastavate valguliste kandjate abil, täiendavat energiat ei vajata. Ainete aktiivne transport ­ toimub alati madalamalt kontsentratsioonilt kõrgemale, nõuab energiat ja transportvalke. Tuum: sisaldab ja säilitab raku pärilikku informatsiooni; reguleerib kõiki rakus toimuvaid protsesse; juhib raku elutegevust. Tsütoplasma: seob raku organellid ja tuuma ühtseks tervikuks ning kindlustab nende koostöö; tagab toitainete laialikande rakus; on jääkainete erituskohaks; sisaldab varuaineid, pigmente. Tsütoplasmavõrgustik: 2+ Siledapinaline ER ­ varusüsivesikute süntees, lipiidide süntees, bioaktiivsete ainete süntees, Ca ioonide depoo lihasrakkudes. Karedapinnaline ER ­ kanalitel paiknevates ribosoomides toimub valkude süntees. Ribosoomid : ribosoomides puuduvad membraanid . Ribosoom on kaheosaline: rRNA ja valgumolekul. Ribosoomides toimub valkude süntees. Polüsoom on ühe mRNA molekuliga seotud sibosoomide kogum. Ribosoomid tekivad rakutuuma tuumakeses, kust nad liiguvad läbi tuumamembraani pooride tsütoplasmasse. Golgi kompleks : seal toimub valkude lõplik töötlemine ja pakkimine põiekestesse. Golgi kompleks osaleb rakumembraani moodustamisel. Lüsosoomid moodustuvad seal. Lüsosoomid: mittevajalike ainete lagundamine ja kahjulike aine lõhustamine. Lüsosoomid tagavad metabolismi nälgimisel. Mitokondrid: sisemembraan on kurruline, kurrud moodustuvad kristasi e harjakesi. Harjakeste vahel on maatriks . Maatriksis on DNA, RNA ja mitokondriaalsed ribosoomid (oma valgusünteesi süsteem). Mitokondrid tagavad hingamise raku tasandil. Mitokondrites toimub ATP süntees. Tsütoskelett: on võrkjas struktuur, mis moodustab raku paindliku sisetoese, annab rakule vormi. Tsentrosoom : 1 tsentrosoom moodustub 2 tsentrioolist, tsentriool koosneb mikrotuubulitest. Tsentrioolid on olulised raku jagunemisel.
TAIMERAKU EHITUSLIKUD ISEÄRASUSED Rakukest: kaitseb väliste mõjutuste eest. Annab rakule kindla kuju ja tugevuse. Kaitseb rakku siserõhu eest. Rakkude vananemisel rakukest korgistub või puitub. Vakuoolid : on vee reservuaariks, kindlustavad siserõhu. Nooremates rakkudes on vakuoolides toitained , vanemates jääkained. Mürkainete, mahlade säilituskoht, kaitseks ärasöömise eest. Viljade vakuoolid võivad sisaldada loomadele maitsvaid magusaid struktuure, aitamaks seemneid levitada. Plasiidid: Kloroplastid : 2 membraani, sisu täidab valguline vesilahus ­ strooma . Stroomas on lamedad membraansed kotikesed ­ lamellid, kus on roheline värvaine klorofüll. Kromoplastid: sisaldavad värvilisi pigmente, karotinoide. Erksatel värvidel on ligimeelitav funktsioon. Lisaks ainevahetuslik funktsioon. Leukoplastid: varuainete talletamine. Pigmendivabad Plastiidide üleminekud: Kloroplast > kromoplast (viljade valmimisel, enne lehtede langemist) Kromoplast > kloroplast (kui porgandi säilitusjuur muutub roheliseks) Kloroplast > leukoplast (kui roheline taim satub pimedusse)
SEENERAKU EHITUSLIKUD ISEÄRASUSED Rakukest koosneb kitiinist. Seeneniidid e hüüfid | seeneniidistik e mütseel Paljunemine: eostega ( kandseened , kottseened ), seeneniitidega (kandseended), pungumisel (pärms.) Pintselhallikust eraldas Fleming 1929 esimese antibiootikumi ­ penitsiliini .
3 BAKTER JA BAKTERIRAKK Kõigil bakteritel on tuumapiirkonnas vaid üks kromosoom, mis koosneb ühest DNA molekulist, lisaks mõned DNA rõngad ­ plasmiidid . Bakteritel puuduvad mitokondrid, plastiidid, tsentrioolid, tsütoplasma võrgustik, Golgi kompleks, lüsosoomid. Spoorid moodustuvad ebasoodsate tingimuste üleelamiseks. Spooride abil bakter ei paljune. Generatsiooniaega on aeg, mis kulub bakterite populatsioonis rakkude arvu kahekordistumiseks. Looduses on bakteritel asendamatu roll orgaanilise aine lagundajana ­ destruendid . Bakterite tegevuse piiramine: Pastöörimine: lühiajaline kuumutamine 80-90° juures 1 minuti jooksul ­ hävivad spoorideta bakterid. Steriilimine: pikaajaline kõrgel (üle 100°) temperatuuril kuumutamine 20-30 min Toiduainete soolamine, suitsutamine , kuivatamine , marineerimine , hapendamine, sügavkülmutamine.
IV ORGANISMIDE AINE- JA ENERGIAVAHETUS
Autotroofid: organismid, kes sünteesivad elutegevuseks vajalikud orgaanilised ühendid väliskeskkonnast saadavatest anorgaanilistest ainetest: rohelised taimed, protistidest vetikad , tsüanobakterid, samblikud Heterotroofid: organismid, kes saavad oma elutegevuseks vajaliku energia toidus sisalduva orgaanilise aine oksüdatsiooni: loomad, seened, bakterid, algloomad Miksotroofid: valguses autotroofne, pimeduses heterotroofne; roheline silmviburlane
METABOLISM ­ organismis asetleidvad sünteesi- ja lagundamisprotsessid , mis tagavad tema aine- ja energiavahetuse ümbritseva keskkonnaga. Dissimilatsioon ehk lagundamisprotsess . Energia vabaneb Assimilatsioon ehk sünteesiprotsess. Energia neeldub
FOTOSÜNTEESi valgusstaadiumi (makroergiliste ühendite süntees) reaktsioonid kulgevad kloroplastide sisemembraanides valgusenergia mõjul. Toimub makroergiliste ühendite süntees. Valgusenergia on muundatud keemiliseks energiaks ja hapnik on vabanenud atmosfääri. Fotosünteesi pimedusstaadiumi (orgaaniliste ainete süntees) reaktsioonid toimuvad kloroplastide stroomas tsükliliselt ­ Calvini tsükkel. Energiaallikaks on 18 ATP molekuli. 6CO2 + 12NADPH2 = C6H12O6 + 6H2O + 12NADP. Fotosünteesi tähtsus: valgusenergia muundamine keemiliseks energiaks; CO2 sidumine orgaanilisteks ühenditeks; tekkiv glükoos on energiaallikaks kõigile heterotroofidele; eralduv hapnik on on vajalik glükoosi põletamisel; hapnikust moodustuv osoon
GLÜKOOSI TÄIELIK OKSÜDATSIOON koosneb kolmest etapist: glükolüüsist, tsitraaditsüklist ja hingamisahelast..
Glükolüüs on glükoosi lagundamine, mis toimub nii taime- kui ka loomarakkudes , toimub tsütoplasmavõrgustikus. Aeroobne glükolüüsi saadused on 2 püroviinamarihappemolekuli, 2NADH2, 2ATP molekuli. Anaeroobne glükolüüsi saadused on 2 piimhappe ja 2 ATP molekuli. (Etanoolkäärimisel pärmseente abil tekib 2 etanooli, 2CO 2, 2 ATP molekuli. Etanooli teke kestab seni kuni on glükoositagavara või kuni keskkonda kuhjuv etanool pärsib pärmseente elutegevust. Tsitraaditsükli reaktsioonid kulgevad mitokondri maatriksis. Lähteainest, 2 püroviinamarihappe, molekulist saadakse 10 NADH 2 ja jääkainena 6CO2 molekuli. Süsihappegaas väljub mitokondrist. Hingamisahel leiab aset mitokondri harjakestel. 12 NADH2 ja 6O2 molekulist saadakse 36 ATP, 12 H2O ja 12 NAD molekuli. Glükoosi täieliku lagunemise tulemusena eraldub 38 molekuli ATPd.
V ORGANISMIDE PALJUNEMINE JA ARENG
MITOOS . Mitoos on eukarüootsete rakkude jagunemine, millega tagatakse kromosoomide arvu püsimine tütarrakkudes, organismi kasvamise , vigastatud rakkude taastumise. Interfaasis toimub DNA replikatsioon , ATP süntees, suurenevad raku mõõtmed ja organellide arv, tsentrioolid kahestuvad, kromosoomid on lahtikeerdunud. Profaasis kromosoomid keerduvad kokku ja muutvad mikroskoobis nähtavateks, tuumakesed kaovad ja tuum suureneb, tuumamembraanid lahustuvad, tsentrioolid liiguvad poolustele, algab kääviniidistiku kujunemine. Metafaasis kromosoomid koonduvad raku ekvatoriaaltasandile, kääviniidid kinnituvad ühe otsaga kromosoomi tsentromeeri külge ja teise otsaga tsentriooli külge. Anafaasis kääviniidid lühenevad, kromatiidid liiguvad poolustele. Telofaasis kääviniidid kaovad, kromosoomid keerduvad lahti, tekivad tuumakesed, sünteesitakse uued tuumamembraanid, toimub tsütokinees, loomaraku plasmamembraan pöördub sisse, taimerakkudel kujuneb uus vahesein .
4 MEIOOS. Meioos on rakujagunemise erivorm , mille käigus kromosoomide arv väheneb kaks korda. Interfaas: DNA ja rakuorganellide replikatsioon Profaas : tuumakesed kaovad, tuumamembraan lahustub. Homoloogilised kromosoomid liibuvad, toimub ristsiire. Metafaas : kromosoomid liiguvad paarikaupa ekvatoriaaltasandile Anafaas: homoloogilised kromosoomide eralduvad ja liiguvad vastaspoolustele. Telofaas: kääviniidid kaovad, toimub tsütokinees, kromosoomid ei keerdu lahti, tekib kaks tütarrakku. Esimese jagunemise tulemusena on kromosoomide arv kaks korda vähenenud. 2. jagunemise protsessid toimuvad samamoodi nagu mitoosifaasides. Meioosi tähtsus. Ühest diploidsest rakust moodustub 4 haploidset tütarrakku. Ristsiirde tõttu on tütarrakud geneetiliselt erinevad, see suurendab pärilikku muutlikkust. Meioos kaasneb sugurakkude küpsemisega ja eoste moodustumisega.
Vaegmoone. Muna> vastne > valmik . Vastsel mõningad ehituslikud erinevused täiskasvanuga, mõõtmetelt väiksem. Lutikad , tirtsud, prussakad Täismoone. Muna>vastne> nukk >valmik. Vastne ei sarnane valmikuga mingil moel. Liblikad, mardikad , kahe- ja kiletiivalised . Vastsete nimetusi: liblikas-röövik, mardikas -tõuk, kahetiivaline- vagel . Moondega arengu bioloogiline tähtsus seisneb selles, et väheneb konkurents elupaiga ja toidu pärast.
INIMESE SUGURAKKUDE ARENG. Spermatogenees. spermid tekivad mehe munandite välistes seemnetorukestes. spermi eellasrakuks on spermatogoon. Spermatogoonid paljunevad kogu suguküpsuse perioodil. Igast spermatogoonis tekib 4 võrdselt arenenud spermi. Toimub pidevalt ja kõrge elueani. Ovogenees. Munarakud moodustuvad vaheldumisi kummaski munasarjas. Munaraku eellasrakk on ovogoon. Ovogoonide paljunemine lõpeb juba looteeas, meioos jätkub suguküpsuse saabudes. Ühest ovogoonist tekib üks viljastumisvõimeline munarakk ja kolm polotsüüti. Ovogenees toimub tsükliliselt ja lõppeb 45-55 eluaastatel.
VILJASTUMINE . Partenogenees ehk neitsisigimine . Järglane areneb viljastamata munarakust. Nt nii võivad paljuneda: mesilased ( lesed ), emased lehetäid, vähilaadsed. Ontogenees on organismi individuaalne areng viljastumisest surmani. Munarakk irduv ovulatsioonil folliikulist (munarakku ümbritsev põisjas rakkude kiht) munajuhasse. Folliikulist areneb kollakeha, mis eritab uue munaraku küpsemist takistavaid hormoone östrogeeni ja progesterooni. Munarakk on viljastumisvõimeline 36 tundi, spermid 48 tundi. Viljastumisel tekib sügoot. Kehasisese viljastumise eelised: viljastumise tõenäosus suurem, järglane kaitstud paremine keskkonnamõjutuste eest.
EMBRÜONAALNE (LOOTELINE) ARENG. 1. sügoodi lõigustumisel moodustub moorula e kobarloode, millest areneb seest õõnes üherakuline blastotsüst e põisloode, mille ühel poolusel tihe rakukobar embrüoplast. Plastotsüst kinnitub emakaseinale 2. Arenevat loodet ümbritsevad kestad: vesikest e amnion kaitseb loodet kuivamise ja mehaaniliste mõjutuste eest. Kusekott e allantois ja kõldkest e koorion . 3. koorion ja emakasein kasvavad kokku ja moodustavad platsenta , mille kaudu on emaorganism ühenduses lootega. Platsenta veresooned varustavad loodet hapniku, toitainete, hormoonide ja antikehadega ning transpordivad ära jääkaineid. Platsenta toodetud hormoonid takistavad uute munarakkude küpsemist. Blatsenta on kaitsebarjäär, kuid sellest lähevad siiski läbi viirused (HIV, punetised ), bakterid (süüfilis), algloomad ( toksoplasma ). 4. Gastrula e karikloote moodustavad algselt 2 rakukihti, hiljem moodustub nende vahele kolmas: Väline looteleht e ektoderm ­ närvisüsteem, meeleelundid , naha ja suu epiteelkoed , küüned, karvad , hammaste vaap . Keskmine looteleht e mesoderm ­ tugi-, liikumis-, vereringe -, eritus - ja sigimiselundkond Sisemine looteleht e entoderm ­ seede - ja hingamiselundkond. Biogeneetiline reegel ­ ebrüogeneesi alguses läbitakse liigi ajaloolise arengu (fülogeneesi) etapid. 5. toimub rakkude diferentseerumine . Järgneb kudede teke e histogenees . Erinevatest koetüüpidest tekivad organid ­ organogenees .
POSTEMBRÜONAALSE ARENGU ETAPID LOOMADEL. Juveniilne periood on kuni suguküpsuse saavutamiseni. Toimub organismi pöördumatu kasv, keerustub käitumine. Sigimisperiood. Raugastumisperioois muutub elundkondade töö järjest ebaefektiivsemaks, kuni lakkab sootuks. Enamikel loomadel lõppeb eluiga sigimisperioodi lõpuga. POSTEMBRÜONAALSE ARENGU ETAPID TAIMEDEL. Lootejärgne areng algab seemne idanemisega. Järgneb vegetatiivne periood (idand) ­ kujunevad välja taie vegetatiivsed organid. Juveniilne ­ areneb juurestik , kasvavad varred ja lehed. Kasvuperiood . Generatiivne periood ­ õitsemine ja viljumine. Vananemine .
5 VI PÄRILIKKUS
REPLIKATSIOON e DNA SÜNTEES. Toimub rakutuumas , rakujagunemise eel (interfaasis). On matriitssüntees ­ teine ahel sünteesitakse olemasoleva järgi komplementaarsusprintsiibi alusel. Geeniks nimetatakse DNA lõiku, mis määrab ühe RNA molekuli sünteesi. Replikatsiooni teostab ensüüm DNA-polümeraas.
TRANSKRIPTSIOON e RNA SÜNTEES On samuti matriitssüntees, mille käigus saadakse DNA molekuli ühe ahela nukleotiidse järjestusega komplementaarne mRNA molekul . Protsessi viib läbi ensüüm RNA-polümeraas. Promootor on kinnitumispiirkond DNAl, millega seostub RNA-polümeraas, mis keerab järk-järgult lahti DNA biheeliksi. Terminaator on koht DNAl, kus lõpeb transkriptsioon ja DNA omandab endise biheeliksi kuju. Geen avaldub ainult siis, kui sellelt geenilt toimub RNA süntees.
GENEETILINE KOOD Koodoniks nimetatakse mRNA nukleotiidikolmikut. Geneetiliseks koodiks nimetatakse mRNA koodonite vastavust aminohapetele valgu molekulis. Geneetiline kood on: Universaalne: ühesugune koodonite vastavus on peaaegu kõigis eu- ja prokarüootsetes rakkudes. Sünonüümne: ühele aminohappele vastab mitu koodonit . Ühetähenduslik: kunagi ei vasta ühele koodonile samaaegselt mitu aminohapet. Mittekattuv: ükski mRNA nukleotiid ei kuulu samaaegselt kahe kõrvuti asetseva koodoni koosseisu. Initsiaatorkoodon (AUG) määrab ära geneetilise info lugemise alguse. Stoppkoodonid (UGA, UAA, UAG) määravad ära geneetilise info lugemise lõpu.
TRANSLATSIOON On mRNA's nukleotiidide järjestusena salvestatud informatsiooni ülekandmine aminohapete järjestuseks sünteesitava valgu molekulis. Protsess algab initsiaatorkoodonist ja lõppeb stoppkoodoniga. Valgu süntees algab mRNA ühinemisest ribosoomiga. mRNA initsiaatorkoodoniga seostub esimene tRNA molekul, mis tunneb antikoodoni abil ära mRNA vastava koodoni. Igat aminohapet transpordib kindel tRNA. Aminohapete vahel sünteesitakse peptiidside. Kasutatakse ATP ja GTP energiat.
VIIRUSED Viirused on elusorganismid , sest neil on pärilikkuse aine ja võime ja jooksul areneda. Nad on elutud , sest neil puudub rakuline ehitus, ainevahetus ja võime iseseisvalt paljuneda. Viriool ­ mittepaljunev ja ainevahetuseta viirusosake Virioid ­ sarnaneb RNA-viirusega, esineb taimerakkudes ja põhjustab taimehaigusi. Virusoid ­ viirus , mis paljuneb ainult koos teise viirusega. Priion ­ nakkuslik valk, mis esineb kesknärvisüsteemis, põhjustab n hullu lehma tõbe. Viiruste paljunemine: Lüütiline tsükkel: viiruse paljunemise protsess, millega kaasneb raku kindel nakatumine ja hukkumine. >toimub raku nakatumine >viirus vabaneb apsiidist ja viirusosake sisestab oma DNA peremeesrakku >algab viiruse DNA alusel regulaatorgeenide süntees, et pidurdada peremeesraku ainevahetust. Toimub viiruse genoomi replikatsioon ja apsiidi valkude süntees. >moodustatakse uued virioonid >lagundatakse peremeesraku membraan (ja kest) Lüsogeenne tsükkel: viiruse genoom lülitub peremeesraku kromosoomi külge. Haigus ei pruugi avalduda. Geenitehnoloogias kasutatakse viirusi kui viirusvektoreid ­ viiruse genoomi kantakse sobiv geen, mille viirus koos oma genoomiga peremeesrakku kannab.
Mendeli I seadus (ühetaolisuse) ­ homosügootsete vanemate ristamisel saadakse esimeses põlvkonnas genotüübilt identsed ja fenotüübilt sarnased järglased Mendeli II seadus (lahknemis) ­ homosügootsete vanemate monohübriidsel ristamisel toimub teises hübriidpõlvkonnas genotüüpide ja fenotüüpide lahknemine seaduspärastes suhetes. Mendeli III seadus ­ homosügootsete vanemate dihübriidsel ristamisel lahknevad mõlemad tunnusepaarid teises hübriidpõlvkonnas teineteisest sõltumatult ja kombineeruvad omavahel vabalt.
MUUTLIKKUS >Pärilik (geneetiline) muutlikkus > kombinatiivne ­ põhiosa pärilikust muutlikkusest. Toimub geenide ja alleelide kombineerumine. Geenide ja 6 kromosoomide struktuur ei muutu. Toimub 2'l protsessil: meioosil ja viljastumisel. >mutatsiooniline ­ muutused kromosoomide või geenide struktuuris või arvus. Mutatsioonide liigitus ulatuse alusel: >geenmutatsioonid ­ geenisisesed DNA nukleotiidse järjestuse muutused. >kromosoommutatsioonid ­ seisneb muutustes kromosoomide pikkuses ja struktuuris. Deletsioon ­ kromosoomilõik on kaduma läinud Dublikatsioon ­ kromosoomi lõik on kahekordistunud Inversioon ­ geenide järjestus on muutunud ümberpaiknemise tõttu. Translokatsioon ­ geenide asukoht on muutunud ümberpaiknemise tõttu. > genoommutatsioonid ­ homoloogiliste kromosoomide arvu muutused (n Downi, Turneri ) Mutatsioonide liigitus tekkekoha alusel: >generatiivsed ­ hulkrakse organismi sugurakkudes , päranduvad ainult sugulisel paljunemisel, mutatsioon võib hõlmata suuremaid kehapiirkondi. >somaatilised ­ keharakkudes, kanduvad järglastele vegetatiivsel paljunemisel, sugulisel mitte. Hõlmab piiratud kehaosi >mittepärilik (modifikatsiooniline) muutlikkus On keskkonnatingimustes tulenev fenotüübiliste tunnuste varieerumine. Sõltub keskkonna erinevustest, juhuslikest asjaoludest ega puuduta genotüüpi.
Pärilike haiguste ravi Asendusravi ­ organismi viiakse puuduvaid ensüüme või hormoone Dieetravi ­ rakendatakse pärilike ainevahetushaiguste korral Kirurgiline ravi ­ kõrvaldatakse pärilikud väärarengud Geeniteraapia ­ organismis asendatakse defektne geen tervega
VII RAKENDUSBIOLOOGIA
BIOTEHNOLOOGIA Rakendusbioloogia haru, kus kasutatakse erinevate elusorganismide elutegevusprotsesse mingite toodete valmistamiseks Bakterite biotehnoloogiline kasutus: 1) Toiduainetööstuses: 2) Ravimi-, tekstiili- ja keemiatööstuses: Piimatoodete valmistamisel Antibiootikumide valmistamisel Etanooli ja äädikhappe tootmine Vitamiinide tootmisel Toidupaksendajate tootmine Pesupulbri valmistamisel Aminohapete tootmine (lõhna ja Insuliini tootmisel maitsetugevdajad, toidulisandid) Puuvillase riide tootmisel Siirupi tootmine Seente biotehnoloogiline kasutus: Tungalterast ravimite tootmine migreeni ja parkinsoni tõve vastu Hallitusseente abil hallitusjuustu ja salaami tootmiseks Hallitusseente abil ensüüm amülaasi tootmine tärklise hüdrolüüsiks Pintselhallikute abil antibiootikumide tootmine Pärmseente abil leiva, saia taigna kergitamine, õlle valmistamine Biotehnoloogia '+' Biotehnoloogia '-' Odav tooraine Uute tüvede aretamiseks kulub palju aega Jäätmevaba või loodusele kahjutute jäätmete teke Toodetakse väga spetsiifilisi tooteid Energiasäästlik Aretatud organismid on muutlikutele keskkonnatingimustele tundlikud Funktsionaalne toit ­ toit, mille komponendid mõjtavad inimest positiivselt Näited: probiootiliste bakteritega rikastatud jogurtid: parandavad soolestiku mikrofloorat, seedetegevust, tugevdavad immuunsüsteemi. Tervisejuust: hävitab düsenteeria ja salmonelloosi tekitajad , vähendab veresoonte lubjastumist.
GEENITEHNOLOOGIA rakendusbioloogia valdkond , kus muudetakse organismide geneetilist materjali ­ st. toimub DNA siirdamine üheslt organismilt teisele. Transgeensed organismid ­ organismid, kelle genoomis sisaldub, avaldub ja pärandub järglastele teiselt liigilt pärit geen GMOsi konstrueeritakse, sest et: Suurema saagikuse saamiseks
7 Kultuurtaimede suurema elujõulisuse ja haiguskindluse saavutamiseks Keskkonna saastatuse vähendamiseks, kasvatatkse kahjuritele mürgiseks/immuunseks muudetud transgeenseid organisme Loomi saab kasutada mudelitena inimese pärilike haiguste uurimisel Geeniteraapia. Kasutatakse kahte meetodit terveid geene somaatilistesse rakkudesse siirdamiseks: väliselt (ex vivo ) või siseselt (in vivo). Ex vivo korral eraldatakse esmalt soovitud elundite rakud ja sisestatakse sinna laboritingimustes uus geen. See järel siirdatakse need rakud inimesse tagasi. In vivo teraapia korral püütakse vajalik geen viia organismi otse.
VIII INIMENE
HIERARHILINE KUULUVUS: loomad > keelikloomad > imetajad > esikloomalised > inimlased (ülemsgk inimlaadsed) > inimene > arukas inimene.
3 ISELOOMULIKUD TUNNUSED: suur aju (~1400cm ); kahel jalal liikumine; aeglane areng, mittesesoonne sigimine , puudub selgelt eristuv innaaeg; kõigesööja (ja toiduga tehakse kõike võimalikku); keerukas kultuuriline käitumine; sotsiaalsed rühmad organiseeritud perekondadena; oskus valmistada tööriistu, luua ja kasutada tehnoloogiaid ; elab tavaliselt lagedal maal, kogukondadena asulates.
NEOTEENIA : arengu aeglustumine ja osaline pidurdumine. Iseloomulik inimese individuaalsele arengule.
KOED : EPITEELKUDE : katab ja kaitseb keha välis- ja sisepindu; võimaldab ainevahetust keha ja väliskeskkonna vahel; näärmed eritavad nõresid; võtavad vastu välisärritusi; (osaleb haavade paranemisel). SIDEKUDE: Rasvkude: varuainete talletamine; elundite kaitse (ka löökide eest); temperatuuri säilitamine. Luukude: keha toestamine . Verekude: kaitseb (leukotsüüdid), hapniku ja toitainete transport (erütrotsüüdid), (trombotsüüdid osalevad vere hüübimisel). Kõhrkude: toestus ja ühendamine. LIHASKUDE: (om: erutuvus ja kokkutõmbuvus). Vöötlihaskude: koosneb pikkadest ristipidi vöödilistest kiududest, rakkudes on palju tuumi. Moodustab skeletilihased ; tõmbuvad kiiresti kokku, väsivad kiiresti; rakkude kokkutõmbed alluvad tahtele. Südamelihaskude: rakud sarnased vöötlihaskoe omadega (ühe tuumaga , lühemad). Moodustab südamelihase; rakkude kokkutõmbed rütmilised ja automaatsed ; rakkude kokkutõmbed ei allu tahtele. Silelihaskude : koosneb ühetuumalistest käävjatest rakkudest. Asub veresoonte ja õõneselundite seintes; rakkude kokkutõmbed ei allu tahtele (va põis). NÄRVIKUDE: ärrituse vastuvõtmine ja tekkinud erutuse edasi juhtimine ja analüüsimine. (pikkjätke neuriit , lühijätke dendriit ).
ORGANISMI EHITUSÜKSUSED: rakk (vererakk) > kude (sidekude) > elund (süda) > elundkond (vereringe)
ELUNDKONNAD (ja elundid ja nende ülesanded): KATTEELUNDKOND: välisärrituste vastuvõtt ja organismi kaitsmine väliskeskkonna ebasoodsate mõjude eest. Nahk: kaitseb org väliste vigastuste, veekaotuse, UV ja haigustekitajate sissetungi eest. Võtab vastu ärritusi. Aitab vabaneda liigsest veest ja sooladest. Sünteesib vitamiini D ja melaniini. Aitab säilitada kehatemperatuuri. TUGI- JA LIIKUMISELUNDKOND: tagab liikumisvõime ja keha kindla asendi säilitamise. Luud : toestab keha pehmeid kudesid . Annab kehale kuju, on lihaste kinnituskoht. Võimaldab teha liigutusi. Kaitseb siseelundeid. On mineraalainete talletaja . On vereloomeelund (punases luuüdis moodustuvad erütrotsüüdid). Kollases luuüdis on rasvade tagavara.
OSTEOPOROOS e luude hõrenemine on Seedekulgla osa sahhariidid valgud rasvad SUU Nääre Süljenäärmed - - tingitud Ca ja Mg vähesusest. Seda soodustavad: nõre Sülg 1) toitumishäired: vähene Ca sisaldus toidus, ensüüm AMÜLAAS vähe piimatooteid. 2) D-vitamiini puudus. 3) MAGU Nääre - Mao limaskest - Gaasilised karastusjoogid ja hapud mahlad . 4) Nõre Maomahl Vähene liikumine. 5) vananemine ja ensüüm PEPSIIN hormonaalsed muutused. KAKSTEIST- Nääre K õ h u n ä ä r e SÕRMIKSOOL Nõre k õ h u n ä ä r m e n õ r e Lihased: osalevad liikumisel. Tekitavad ja Ensüüm LAKTAAS TRÜPSIIN LIPAAS säilitavad soojust. Glükogeeni varu. Annavad nääre Maks kehakuju . nõre Sapp SEEDEELUNDKOND: omastada PEENSOOL Nääre P e e n s o o l e l i m a s k e s t organismile toitaineid neid lagundades nõre s o o l e m a h l sobilikeks ühenditeks. (saadused) GLÜKOOS AMINOHAPE RASVHAPE , GLÜTSEROOL verre verre lümfisoontesse Suuõõs > neel > söögitoru > magu > 12srmksool > peensool > pärasool
8 Sülg: ensüüm amülaas sahhariididele, niisutab suud ja aitab kaasa rääkimisel, aitab kõrvaldad võõrkehi, aitab neelata, lüsotsüüm hävitab baktereid. Hambad: ühes lõualuus: 4 lõike-, 2 silma-, 4 eespuri- ja 6- tagapurihammast. Ehitus: email > dentiin > säsi > juurekanal. Maks: toodab sappi, puhastab verd mittevajalikest ainetest, varusahhariidide talletuspaik, osaleb vananenud punaliblede lagundamisel, tekitab kusiainet, vedeliku säilitamine, vere suhkrusisalduse regulatsioon , osaleb vere hüübimisel, vitamiinide ladestumine. Jämesool: jääkainete ladestuskoht, vee tagasiimendumine , jämesoole bakterid valmistavad K vitamiini. HINGAMISELUNDKOND: tagab kudede pideva varustamise hapnikuga ja ühtlasi süsihappegaasi kehast eemaldamise. Hingamisel osalevad vahelihas ja roietevahelised lihased. Õhu liikumine: ninaõõs > kõri > hingetoru (trahhea) > kopsutorud ( bronhid ) > kopsud (> alveoolid). Hingamine ­ ainevahetusprotsess, mis annab elutegevuseks vajalikku energiat.
RINGEELUNDKOND : kindlustab pideva ainevahetuse, kannab edasi toitaineid, hormoone, antikehi ja hapniku, osaleb jääkainete eemaldamises, aitab ühtlustada temperatuuri. Moodustavad veri , veresooned ja süda. Veresooned: Arterid viivad vere südamest kudedesse, elastsete seintega, seinet lihaskiht paks, vererõhk kõige kõrgem. Veenid toovad vere südamesse, pehmete seintega, seinte lihaskiht õhem, klapid , rõhk kõige madalam. Kapillaarid kannavad verd elundite ja kudede vahel, õhukeste seintega, seinte lihaskiht puudub, neis toimub gaasi-, toit- ja jääkainete vahetus. ERITUSELUNDKOND : eemaldab kehast mittevajalikud ained. Moodustvad neerud , kusejuhad, kusepõis, kusiti. Ainevahetusjäägid eritatakse kehast 4 elundi kaudu: neerud, kopsud, nahk, pärasool. Eritamine on vedelate jääkide väljutamine, defekatsioon tahkete. NÄRVISÜSTEEM: vahendab infot väliskeskkonnast, töötleb ja salvestab saadud info. Jagunemine: I kesknärvisüsteem ­ peaaju ja seljaaju II Piirdenärvisüsteem - närvid II.I Somaatilne (kehaline) närvisüsteem ­ reguleerib tahtele alluvate elundite tööd, liikumis- ja meeleelundite närvid, reguleerib skeletilihaste tööd. II.II Vegetatiivne närvisüsteem ­ reguleerib tahtele allumatute elundite tööd, siseelundite, silelihaste ja näärmete töö, reguleerib paljunemist ja ainevahetust. Peaaju: Otsaju : mälu, õppimisvõime, meeleelundite talitus, aistingud , tegevuse kavandamine. Vaheaju: reguleerib sigimist, ööpäevarütme, ainevahetust, keha temperatuuri (homöostaasi). Keskaju: reguleerib lihaspingutust ja toonust. Väikeaju: reguleerib lihaste tööd, liigutuste täpsust, koordinatsiooni ja tasakaalu. Piklikaju : südametegevuse-, hingamis - ja seedimiskeskus. Seljaaju on automaatsete reflekside keskus. Refleks on organismi vastusreaktsioon väliskeskkonnast saabunud ärritajale, mis teostub kesknärvisüsteem kaudu. Refleksikaar: retseptor (võta ärrituse vastu) > aferentsed närvikiud > (viib erutuse kesknärvisüsteemi) > kesknärvisüsteem (tehakse otsus) > Eferentsed närvikiud (viivad erutusse vastavasse kohta) > Vastav elund. Tingitud (õpitav) refleks: ei pärandu järglasteke, seotud suurajuga, kujunevad aeglaselt ( laulmine , kirjutamine) Tingimatud (kaasasündinud) refleks: refleksid, mis toimuvad iseenesest, seotus seljaajuga ja on kiired ( oksendamine , köhimine, neelamine) SISENÕRESÜSTEEM: reguleerib org eluavaldusi. Tähtsamad sisenõrenäärmed ja hormoonid: sisenõrenääre hormoon toime KÕHUNÄÄRE INSULIIN Alandab veres glükoosi sisaldust, st stimuleerib glükoosi muutumist glükogeeniks. (pankreas) GLÜKAGOON Tõstab vere glükoositaset, kiirendades maksas glükogeeni muutumist glükoosiks KILPNÄÄRE KALTSITONIIN Langetab Ca sisaldust veres ja viib selle luudesse. TÜROKSIIN Stimuleerib kasvamist, kiirendab ainevahetust KÕRVALKILPNÄÄRE PARATHORMOON Mõjutab vere kaltsiumisisaldust. NEERUPEALIS ADRENALIIN Ahendab veresooni, kiirendab südame tööd. Suurendab glükoosi sisaldust veres ­ valmistab organismi stressiseisundiks AJURIPATS (hüpofüüs) KASVUHORMOON Kiirendab või aeglustab kasvu SUGUNÄÄRMED ÖSTROGEEN Sugutunnuste ilmnemine TESTOSTEROON SIGIMISELUNDKOND: vajalik järglaste saamiseks, liigi säilimiseks
HOMOÖSTAASI (stabiilset sisekeskkonda) SÄILITVAD: Soolestik (absorbeerib toitaineid), kopsud (pidev gaasivahetus ), süda ja vereringe, neerud (tasakaalustavad kehavedelike hulka ja kontsentratsiooni), nahk, lihased, sisenõrenäärmed (jpt). Positiivne tagasiside: homöostaasi tagav mehhanism , mis seisneb selles, et kõrvalekalde kohta saadud signaal käivitab protsessid kõrvalekalde suurendamiseks. Selle kaudu toimub näiteks vere hüübimine, oksendamine ja sünnitamine
9 Negatiivne tagasiside: homöostaasi tagav mehhanism, mis seisneb selles, et kõrvalekalde kohta saadud signaal käivitab protsessid kõrvalekalde vähendamiseks. Selle kaudu toimub näiteks kehatemperatuuri regulatsioon, veresuhkru hulga regulatsioon.
ENERGIABILANSS ­ kõikide energialiikide summa, mida organism saab, kaotab või akumuleerib. Energia = Ainevahetus + Kasv + Metaboolne energiakadu (soojuskiirgus) + Väljaheited + Uriin (+ Töö (aktiivsena)). Energiavajadus sõltub: vanusest , inimese üldisest aktiivsusest, kehamassist ja pärilikkusest.
ORGANISMI TÖÖ REGULATSIOONI MEHHANISMID : Hingamine toimub automaatselt, tahtest sõltumata. Hingamise regulatsioon toimub vere CO 2 sisalduse alusel. Hingamiskeskuses ( piklikajus ) olevad kemoretseptorid on tundlikud vere pH hapnikusisalduse suhtes, saadavad signaali hngmsksksesse, mis omakorda intensiivistab kopsude ventilatsiooni. Südametööd mõjutavad hingamisgaaside sisaldus veres (löögisagedus suureneb CO 2 osakaalu kasvades). Adrenaliini toimel löögisagedus suureneb, hapnikuvahetus kiireneb , vererõhk tõuseb. Jäsemete liigutamine annab märku peatsest vajadusest suurema ventilatsiooni järele, mis suurendab südame löögisagedust. Südame löögisagedust vähendatakse olukorrast sõltumata siis, kui vererõhk on tõusnud nõnda kõrgeks, et võib kahjustada ringeelundkonda. Veresuhkrusisaldus. Kui glükoosisisaldus tõuseb liialt suureks, vabastavad kõhunäärme rakud insuliini, mis aktiveerib rakumembraanis asuvad transportvalgud, võimaldades glükoosil rakku siseneda, aktiveerib ka rakkudes asuvaid ensüüme, mis muudavad glükoosi glükogeeniks. Kui glükoosi hulk muutub liiga väikeseks, hakkab kõhunääre sünteesima glükagooni, mis aktiveerib rakkudes ensüümid, mis hakkavad glükogeeni lagundama. Eritamine ja veebilanss . Neerud reguleerivad kehavedelike kogust ja koostist ja tagavad, et ainevahetuse jääkproduktid ei koguneks organismi. Veetasakaalu tagavad hüpotalmuses asuvad osmoretseptorid, mis on tundlikud vere osmoose kontsentratsiooni suhtes. Kui kont . suureneb, siis on vee kadu suurem kui vee saamine. Selle peale hüpotalmus stimuleerib ajus janukeskust või stimuleeritakse käbikehas antidiureetilise hormooni sünteesi, mis sunnib neere rohkem esamasuriini tagasi imama. Vastupidi on vastupidi. Termoregulatsioon . Kehatemperatuuri muutusel aktiveeritakse hüpotaalamuse mõjul vastavad mehhanismid ja tagajärjeks on higistamine või külmavärinad. Termoneutraalne tsoon: vahemik, kus temp hoidmiseks ei kulutata täiendava energiat (25-30, vees 35-36). Alates ülemisest kriitilisest piirist ei suuda higistamine enam keha jahutada. Saavutades ülemise letaalse piiri (42-44), inimene sureb . Alumisel kriitilisel piiril ei suud keha normaalset temp säilitada. Alumise letaalse piiri (25) saavutamisel inimene sureb samuti.
IMMUUNSÜSTEEM: moodustavad lümfisõlmed, harkelund (tüünus), põrn, lümfotsüüdid. Immuunsuse võib jagada kaasasündinuks ja omandatuks. Kaasasündinud immuunsus on tagatud higiga, rasuga, ripsepiteeliga (ninaõõs, hingetorus, kopsutorudes), bakterite hävitamine seedekulglas (suuõõs, magu, 12srmksl), limaepiteel (ninaõõs, magu), mittespetsiifilised immunreaktsioonid (paistetused, palavik , allergia ). Omandatud immuunsus kujuneb elu jooksul, ei pärandu järglastele. Jaotatakse aktiivseks ja passiivseks. Aktiivne tekib pärast haiguse läbipõdemist või vaktsineerimist. Passiivne kujuneb raviseerumi (valmis antikehade) süstimisel T-lümfotsüüdid tekivad harkelundis, ülesandeks on hävitada patogeenne . Jagunevad kaheks: tapjad ja abistajad. Osa jääb organismi kui mälurakud. B-lümfotsüüdid tekivad lümfisõlmedes, ülesandeks luua antikehi, mis märgistavad patogeeni hävitamiseks fagotsüütide poolt. Osa jääb organismi kui mälurakud. Fagotsütoos on õgirakkude toimimine organismi kaitsjana , mille puhul õgirakud kapseldavad endasse kehavõõraid osakesi (bakter, viirus, kahjustatud kude) ja hävitavad need lagundamise teel.
VANANEMINE. Kromosoomide otstes on DNA lõigud, telomeerid, mis iga rakujagunemise lühenevad, kui nad on lühenenud kriitilise piirini , kaotavad rakud pooldumisvõime. Keskkonnategurid (n otsene päikesevalgus) kiirendab DNA kahjustumist. põhiliselt mõjutavad sisekeskkonda vabad radikaalid, mis võivad kahjustada valimatult nii DNAd kui ka valke. See pärast inimene vananebki. Muutused organismis vananemisel: juuste hõrenemine, lõhna- ja maitsetundlikkuse nõrgenemine, kuulmise ja nägemise nõrgenemine, ajukoorerakkude arvu vähenemine, kopsu- ja südamemahu vähenemine, neerude uriinitootmisvõime vähenemine, luude hõrenemine, seedehäired, lihasjõu vähenemine, naha elastsuse vähenemine, termoregulatsiooni häired.
10 IX ORGANISMIDE KOOSEKSISTEERIMINE
PEAMISED ÖKOLOOGILISED TEGURID. Abiootilised: >nähtav valgus oluline fotosünteesi toimumiseks ja loomadel nägemiseks. >UV kiirgus suurtes kogustes kahjulik. Mõõdukalt soodustab nahas D-vitamiini sünteesi. >infrapunane kiirgus neeldub organismides ja toimib soojuskiirgusena. >temperatuur >vesi on vajalik rakkude elutegevuseks, lähteaineks fotosünteesile. Taimede kohastumused aurumise takistamiseks: paks vahakiht, väike lehepind , paksenenud kattekude , lehtede ja varte karvkate jms. Vett koguvad taimedel, sukulentidel e turdtaimedel, on sügav juurestik, veekude. >hapnik on hädavajalik taimede ja loomade aeroobseks hingamiseks. Kulmas ja magedas vees lahustub hapnik paremini kui soojas ja soolases. >pH. Loodusliku sademevee normaalne pH on 5,6 Biootilised. Eluslooduse tegurid, organismidevahelised suhted. Antropogeensed . Keskkonna saastatus , metsade hävitamine, soode kuivendamine, võõrliikide sissetoomine, loomsete ressursside kontrollimatu kasutamine.
ORGANISMIDEVAHELISED SUHTED. Sümbioos ­ vastastikku kasulik kooselu. Kommensalism ­ erinevat liiki organismide kooseluvorm , mis ühele poolele kasulik, teisele neutraalne . N inimese soolestikus elavad bakterid. Parasitism ­ erinevat liikide kooseluvorm, mis ühele osapoolele kasuli , teisele kahjulik Kisklus ­ röövlooma ja saaklooma toitumissuhe. Herbifooria ­ taime ja taimtoidulise looma toitumissuhe Konkurents ­ sama või erinevat liiki organismide vastastikku piirav kooselu vorm Troofilised tasemed: produtsendid > I astme tarbijad (rohusööjad) > II astme tarbijad (kõigesööjad) > III astme tarbijad (lihasööjad) Ökoloogilise püramiidi biomassi reegel: iga järgneva troofilise taseme biomass on ligikaudu 10% eelneva taseme biomassist.
SUKTSESSIOONiks nim erinevate koosluste vahetamist ajas (samas kohas) Primaarne ­ varem asustamata alale tekib uus kooslus (n merest kerkinud laid) Sekundaarne ­ eelmise koosluse hävimisel tekib uus. Kliimakskooslus e püsikooslus ­ järvede kinnikasvamisel tekkiv soo.
BIOLOOGILINE MITMEKESISUS e biodiversiteet 3 taset: geneetiline, liigiline , ökosüsteemide mitmekesisus Negatiivsed mõjutajad: elupaikade rikkumine, muutmine, hävitamine; keskkonna reostamine ; kultuurtaimede kasvatamine väga suurtel aladel; uute liikide tahtlik (või tahtmatu) sissetoomine; Eluslooduse ressursside piiramatu tarbimine; kliimamuutused.
GLOBAALPROBLEEMID JA KESKKONNAKAITSE : Rahvastiku kasvuga kaasnevad negatiivsed tagajärjed: Keskkonnaprobleemid (n saastus, jäätmed), energia puudus, maa puudus, toidu ja vee puudus, linnastumine, kuritegevuse kasv.
Urbanisatsioon ­ linnarahvastiku osakaalu kasv. Probleemid: õhu saastatus, elupindade nappus, joogivee võimalik puudus.
Kasvuhooneefekt: põhjustab kasvuhoonegaaside üha suurenev emissioon, seda nii loodulikest ( vulkaanid ), kui ka tehislikest (tehased) allikatest. Tagajärjed: liigiliste oosseisude vähenemine, uudsete kahjurite levik, mereveetaseme tõus, elupaikade puudus. Üldine soojenemine. Lahendused: õhusaaste vähendamine, autotranspordi kasutuse piiramine, kaitsta metsi, piirata jäätmete põletust, piirata tehaste saastet. Kasvuhoonegaasid : CO2, O3, CH4, NOx, H2O
Osoonikihi hõrenemine: põhjustavad freoonid , aerosoolpakendites kasutatavad ained, kloororgaanilised ühendid, reaktiivlennukid.
Happesademed : kütuste põlemisel atmosfääri sattuvad happelised oksiidid ühinevad veeauruga, mis põhjustavad happelise reaktsiooniga vihmu.
11 Mõju: taimedel tekib veepuudus ja muutuvad haigustele vastuvõtlikumaks, kuna uhutakse maha vahakiht. Muld hapestub. Aeglustub mulla teke ja mullas toimuvad laguprotsessid. Väheneb liigiline koosseis veekogudes. Lagundav mõju ehitistele, skulptuuridele. Põhjustavad gaasid: SO2, SO3, NOx
Sudu : on kahte tüüpi sudu. Esimene tekib eelkõige kivisöe põletamisel: kombineeruvad väävlioksiidid, tahmaosakesed ja veeaur. Teise tekkimiseks niiskust vaja ei ole, tekib lämmastikuoksiidide ning lenduvate orgaaniliste ühendite vahelise reaktsiooni läbi. Põhjustavad peamiselt mootorsõidukite heitgaasid ja tööstused.
Vihmametsade vähenemise negatiivsed tagajärjed: surevad välja paljud ainulaadsed taime-looma liigid. Väheneb hapniku tootmine. Suureneb CO2 osakaal atmosfääris. Kaovad suguharude elupaigad . Suureneb erosioon .
Veeprobleemid: põhjavee ületarbimine teatud piirkondades, mageda vee puudus paljudes piirkondades. Probleemid Eestis: põlevkivi kaevanustega nihkub põhjaveetase järjest sügavamale. Põhjavee saastumine aluseliste ühendite ja happevihmadega. SEJde jahutusvesi soojendab veekogusid, mis põhjustab kohalike liikide hävimist. Pinnavete reostumine väetiste, taime- ja putukamürkidega. Kagu- ja lõuna-Eestis mitmes paigas on joogivees vähe joodi ja rauda, Lääne-Eestis aga liigsuur fluori sisaldus. Eutrofeerumine: veekogu rikastumine toitainetega . See toob kaasa veekogudes tootjate vohamise, mis võib viia veekogu kinnikasvamiseni.
Vee puhastamine: mehhaaniline ­ setitamine , filtrimine . Bioloogiline ­ bakterite abil org ainete lagundamine. Keemiline ­ O3, Ca(ClO)2
Euroopa Liidu 5 ülimat jäätmekäitluspõhimõtet: jäätmemajanduse hierarhia järgimine, tervikliku ja püsiva jäätmekäitlussüsteemi hoidmine, parima võimaliku tehnika rakendamine liigsete kulutusteta, tootja vastutus toote kui terviku eest kogu toote elutsükli jooksul.
Agenda21 ­ ülemaailmne XXI sajandi säästva arengu programm, mis on kõigi riikide tegevuskavade koostamise aluseks. Merekaitse üldleping (Londoni 1992) ­ keelusta jäätmete tahtliku merre suunamise. Helsingi konventsioon ­ Läänemere, aga ka teiste rahvusvaheliste siseveekogude ja meretransporditeede kasutus ja kaitse. Kyoto protokoll - rahvusvaheline leping, millega ligikaudu kolmandik maailma riikidest nõustub vähendama või hoidma kasvuhoonegaaside õhkupaiskamist 1990 aasta tasemel. Rio de Janeiro lepingud: Rio deklaratsioon keskkonnast ja arengust. Agenda21. Bioloogilise mitmekesisuse konventsioon. Metsaprintsiibid. Kliimamuutuste konventsiooni raamleping. Ramsari konventsioon - eesmärgiks on märgalade säilitamine ja nende jätkusuutlik kasutamine. Washingtoni konventsioon ­ kaitseb kaubitsemise tõttu ohustatud taime- ja loomaliike . Berni konventsioon ­ euroopa loodusliku taimestik ja loomastiku ning nende elupaikade kaitse.
Säästva arengu põhimõtted: keskkonna käsitlemine riigi kõigi elanike ühise rikkusena. Majanduse arengu mõjutamine keskkonda säästvalt. Keskkonnakahjustuste vältimine. Ettevaatlikus keskkonda mõjutada võivate otsuste tegemisel. Keskkonnanõuete järgimine kõikides eluvaldkondades. Traditsioonilise looduskaitse ja ­hoiu edendamine, loodusväärtuste teadvustamine ühiskonna huvides. Jäätmevaba tehnoloogia evitamine, jäätmekoguste viimine miinimumini, jäätmete taaskasutamine. Fossiilsete kütuste tarimise piiramine. Materjalide kvaliteedi parandamine, et tagada toodete pikem eluiga.
Kaitsealade vööndid: Reservaat ­ igasugune tegevus on keelatud. Sihtkaitsevöönd ­ keelatud on kõik, mis pole lubatud. Piiranguvöönd ­ lubatud on kõik, mis pole keelatud.
Kaitsealade ülesandeks on sealse looduse kaitsmine, taastamine, uurimine ja tuvastamine . Rahvuspargid : Soomaa, Lahemaa , Karula, Vilsandi , Matsalu. Looduskaitsealu: Alam- Pedja , Kabli, Muraste Maastikukaitsealu: Kõrvemaa, Otepää, Voorema , Kõnnumaa Programmialad: Pandivere veekaitseala, Lääne-Eesti saarestiku biosfäärikaitseala. Natura 2000 ­ üleeuroopaline loodus- ja linnuhoiualade võrgustik.
Keskkonnastrateegia on suunatud Eesti majanduse ja inimeste tegutsemismotiivide mõjutamisele säästva arengu suunas, nii et oleks tagatud loodusväärtuste säilimine tulevastele põlvkondadele.
Säästev Eesti 21 ­ dokument, mis määrab kindlaks riigi ja ühiskonna säästva arengu strateegia aastani 2030.
Eesti endeemid: Saaremaa robirohi, Eesti soojumikas Reliktid Eestis: Jugapuu , hahk, viiger , merikilk 12 Bioindikaatoreid: aerjalalised, väikesed vähid, kopsusamblikud, narmas- ja habesamblikud.
Pärandkultuurmaastikud: loopealsed , rannaniidud, puisniidud .
I KATEGOORIA LOOMAD: Ebapärlikarp, rohe-kärnkonn, kõre, must- toonekurg , väike-laukhani, merikotkas , madukotkas , väike-konnakotkas, suur-konnakotkas, kaljukotkas , kalakotkas , väikepistrik, rabapistrik, rabapüü, tutkas , habekakk, siniraag , lendorav, euroopa naarits.
X ELU PÄRITOLU
EVOLUTSIOONI VORMID: füüsikaline evolutsioon ­ ebapüsivatest elementaarosakestest aatomite ja molekulide teke. keemiline evolutsioon ­ lihtsatest anorgaanilistest ainetest polümeersete orgaaniliste ainete teke. Bioloogiline evolutsioon ­ elu areng Maal esimestest elusolenditest kuni inimeseni. Sotsiaalne evolutsioon ­ inimühiskonna areng.
Maa füüsikaliseks vanuseks loetakse 4,5-5 milj aastat. Elu vanuseks arvatakse ~3,5 milj aastat.
TINGIMUSED KEEMILISE EVOLUTSIOONI AEGU: Maakoor rahutu, vulkaanipursked . Maismaal puudus mullakiht . Maa oli kaetud madalaveeliste ja soojade meredega. Atmosfääris olid N, SO2, CH4, NH3, H2. Atmosfääris puudus O2 ja O3.
ELU EI SAA TÄNAPÄEVAL UUESTI TEKKIDA, SEST: Sest O2 oksüdeeriks kõik uue tekkinud orgaanilise aine. Olemas olevad organismid hävitaksid uue. Uuel organismil pole enam tõenäoliselt ka nisi, milles ta konkurentidest suudaks paremini toime tulla.
ESIMESED ORGANISMID olid ainuraksed prokarüootsed organismid. Algselt olid nad anaeroobsed heterotroofid.
EVOLUTSIOONI TÕENDID: 1. Maakoore erineva vanusega kivimid sisaldavad erinevate organismide fossiile ­ mida sügavamatest kihtidest need pärinevad, seda vanemad nad on. 2. Erinevate liikide võrdlus näitab, et neil on põhijoontelt sarnased elundid 3. Kõrgemate loomade arengus esinevad alamatele loomadele omased arengujärgud ning tunnused. 4. Kõrgematel loomadel esineb rudimente ­ alamatele liikidele iseloomulike tunnuste algmeid, mis ei ole täiesti välja arenenud või ei täida esialgset ülesannet. 5. Sarnaste geenide ja valkude olemasolu erisugustel organismidel. 6. Liigid, mis asustavad üksteisele lähedasi alasid on omavahel sarnasemad kui samasse rühma kuuluvad teineteisest kaugete alade liigid. 7. Koduloomade ja taimesortide aretustöö annab tõendeid liikide evolutsioonilise muutumise ja mitmekesistumise võimalikkuse kohta.
Peamiste LOOMA HÕIMKONDADE (ja klasside) EVOLUTSIONEERIMISE JÄRJEKORD: käsnad > ainuõõssed > lameussid > kottussid (sh kl ümarussid) > limused > rõngussid > lülijalgsed > okasnahksed > keelikloomad (Kl: kalad > kahepaiksed > roomajad > imetajad > linnud )
CUVIER oli paleontoloogia rajaja. Ta arvas , et kõik liigid olid algselt loodud ja muutumist ja arengut ei toimu. Sellegi poolest uskus ta, et ühed liigid on vanemad kui teised, seda seletas ta katastroofiteooriaga ­ liik hävis katastroofis ja uus tekkis vana asemele.
LAMARCK'i tähtsaim töö oli ,, Zooloogia filosoofia" . Ta uskus, et elu tekib isetärkamise teel ja on pidevas arengus. Kõikidele organismidele on omane sisemine tung täiustumisele. Organismidel on kohastumisvõime. Elu jooksul omandatud tunnused päranduvad järglastele.
DARWIN on tänapäeval laialt tunnustatud evolutsiooniteooria looja. Tähtsaim teos on ,,Liikide tekkimisest", mille eesmärk oli tõendada liikide ajaloolist arengut. Liikide muutumise põhjuseks pidas looduslikku valikut, mis tulenes: Järglasi sünnib neid alati rohkem, kui ellu jääb. Olelusvõitlus. Ühe populatsiooni isendid erinevad üksteisest.
13 Esimesed selgrootud loomad olid käsnad, esimesed maismaa selgrootud olid lülijalgsed. Esimesed selgroogsed maismaal olid kahepaiksed, vees kalad
TAIMEDE EVOLUTSIONEERIMISE JÄRJEKORD Vetikad > sõnajalgtaimed > paljasseemnetaimed > katteseemnetaimed Taimede siirdumine veest maismaale tõi kaasa vaba õhuhapniku osakaalu suurenemise, mis välistas elu teistkordse isetekkimise ja vabast hapnikust moodustus osoon, millest osoonikiht, mis takistas UV kiirguse voogu, mis võimaldas ulatuslikumat maismaa hõivamist kõrgemate organismide poolt.
HULKRAKSETE ORGANISMIDE EELISED AINURAKSETE EES: Parem organismisisene tööjaotus. Parem eraldatus väliskeskkonnast ja stabiilsem sisekeskkond. Paremad terviklikkust tagavad regulatsioonimehhanismid.
BIOLOOGILISE EVOLUTSIOONI TÄHTSAMAD ETAPID: Prokarüootide teke > (ainuraksete) eukarüootide teke > hulkraksete kujunemine
Populatsiooni geneetilise muutlikkuse kaks peamist allikat on mutatsiooniline- ja kombinatiivne muutlikus, mis moodustabki muulikkusest suurema osa.
BIOGENEETILINE REEGEL ­ kõrgemate loomade arengus esinevad alamatele omased arengujärgud ning tunnused, mis osal alamatest liikidest säilivad ka täiseas.
EVOLUTSIOONI SUUNAVAD TEGURID ­ mutatsioonid . looduslik valik. geneetiline triiv . Geenivool. päriliku materjali rekombineerumine
INIMESE RUDIMENDID: kolmas silmalaug , kõrvalihased, Darwini köbruke, keha osaline karvkate, tarkusehammas, silmahammas , segmenteerunud lihased, umbsoole ussripik , õndraluu.
MIKRO - JA MAKROEVOLUTSIOONI SARNASUSED: toimuvad samad protsessid ( loodulik valik), aluseks geneetiline muutlikkus, mõlemais on mitmekesistumine , muutuste kohastumuslik iseloom. MIKRO- JA MAKROEVOLUTSIOONI ERINEVUSED: mikroevolutsioon toimub palju kiiremini kui makro; mikros toimub uute alleelide teke tänu mutatsioonidele, makros läbi uute geenide tekke ja olemasolevate geenide aktiivsuse regulatsiooni muutumise.
LIIGI TEKE: Liigi tekkimise peamine protsess on erimaine liigiteke: populatsioon või osa sellest sattub geograafilisse isolatsiooni. Isolatsioonis on teistsugused tingimused ja isendid hakkavad nendega kohanema ning populatsioon kohastuma. Toimib looduslik valik, mille tulemusena on muutused geneetilises materjalis . Need muutused takistavad isolatsiooni kadumisel sama liigi kahel populatsioonil seguneda ­ on tekkinud ristumisbarjäär ja uue liigi teke on lõpule viidud .
INIMESE JA INIMAHVIDE SARNASUSI : kehaehituses, füsioloogias, käitumises, sigimises, haigustes, kromosoomistikus ja geenides. INIMESE JA INIMAHVIDE ERINEVUSI: inimesel püstine liikumisviis kahel jalal, ahvil peamiselt neljal jalal. Inimesel selgroog S-kujuline, ahvil ühe kumerusega. Inimesel käed lühemad kui tagajäsemed ja on väga täpse manööverdamisega, ahvil käed pikemad kui tagajalad ning suhteliselt kohmakad. Inimesel karvakat kohatine, ahvil täielik. Inimesel aju arenenud, ahvil vähestruktureeritud. Inimesel keerukas mõtestatud kõne, ahvil zestid ja hüüded. Inimene suudab luua tööriistu tööriistade abiga, ahv kasutab looduslike vahendeid. Inimese areng aeglustunud.
MAKROEVOLUTSIOONI 3 SUUNDA: Liigiline mitmekesistumine ( divergents ) ­ eellasliikide hargnemine uuteks, üksteisest üha erinevamateks liikideks. N: eukarüootide lahknemine; õistaimed mitmekesistumine, erisuguste imetajate seltside teke. Täiustumine (progress) ­ uute, senisest keerukama ehituse ja eluviisiga organismitüüpide teke ja edasine areng. N: eukarüootidest hulkraksed ; lõpustest kopsud; südameehituse täiustumine. Väljasuremine
Muutuvas keskkonnas ei saa olla igavesi liike. Muutuvas keskkonnas ei suuda ükski liik jääda püsima, kui ta ei kohastu muutunud tingimustega.
LIIGITEKKE PEAMISED TEGURID: geograafiline isolatsioon, mutatsioonid, geenitriiv , looduslik valik (tuleneb individuaalsest muutlikkusest, olelusvõitlusest, kohastumisest)
14 INIMESE EVOLUTSIOONI MÕJUTANUD TEGURID: Looduslik valik, pärilik muutlikkus, geenisiire , geenitriiv
INIMESE EVOLUTSIOONI PEAMISED SUUNAD: suuraju edasine areng, sotsiaalsuse kasv, suund ühtlustumisele.
LOODUSLIKU VALIKU 3 VORMI: Stabiliseeriv (säilitav) valik: kinnistab ja kaitseb väljakujunenud kohastumisi. N: latimeeria, hõlmikpuu Suunav valik: tavalisest mingil viisil erinevate isendite eelispaljunemine . N: tumedate putukate levik tööstuspiirkonnas. Lõhestav valik: seisneb kahe keskmisest erinevate tunnustega isendirühma eelispaljunemises võrreldes nende hübriididega. (ühe liigi lahknemine kaheks)
ELUSLOODUSE 6 RIIKI: Bakterid. Arhed . Eukarüoodid: protistid, seened, taimed, loomad.
INIMESE EVOLUTSIOON. Inimese tekkeni viinud evolutsiooniharu lahknes umbes 7-5 miljonit aastat tagasi puieahvidest. Inimlaste esmaseks põhitunnuseks oli püstine liikumisviis. Selliste tunnustega vanimad leiud, lõunaahvide, on üle 4 miljoni aasta vanad. Australopiteekide siredast harust tekkis umbes 2,5 miljonit aastat tagasi Ida-Aafrikas esimene inimliik ­ osav inimene, kes suutis valmistada kivist riistu. Sellest arenes välja mitmeid inimliike. Umbes 1,9 miljonit aastat tagasi ilmus pikakasvuline ja märksa suurema koljumahuga inimlane ­ püstine inimene. 250 ­ 30 tuhat aastat tagasi asustasid Euroopat ja Kesk-Aasiat neandertali inimesed, kelle väljasuremise põhjuseks võib pidada arenenuma konkurendi teket ­ umbes 250-200 tuhat aastat tagasi tekkis Aafrikas inimliik, kellest lähtuvad kõik tänapäevased rassid ­ arukas inimene.
15