ORGANISMIDE
PALJUNEMINE JA ARENG
ORGANISMIDE
PALJUNEMINEKõikide
liikide isendid paljunevad
- sugulisel teel
- mittesugulisel teel
Paljunemine
oluline liigi ja populatsiooni säilitamise seisukohalt. Ristumisel
viljakate järglaste andmine on oluline liigi tunnus.
Suguline
paljunemine
- algus viljastunud munarakust
- sugurakud ühelt vanemalt – iseviljastumine
- sugurakud kahelt vanemalt – ristviljastumine (mõlemalt vanemalt geneetiline info)
- eri liikide isendid ei ristu – kui ristuvad, siis järglased steriilsed
Mittesuguline
paljunemine
Eoseline
paljunemine
- protistid ja seened
- kottseentel arenevad eosed eoskottides
- kandseentel arenevad eosed eoskandadel
- eostega sammal - ja sõnajalgtaimed (vaheldub eoseline ja suguline paljunemine)
Vegetatiivne
paljunemine
- bakterid , protistid, seened, mõned selgrootud ja taimed
- bakterid – otsepooldumine
- pärmseened – pungumine
- samblikud – rakise tükikeste abil
- loomadel vegetatiivne paljunemine levinud alamates rühmades, selgrootud loomad mittesugulisel teel ei paljune
- võimaldab lühikese ajaga saada arvuka geneetiliselt ühtse järglaskonna
MITOOS MITOOS
– päristuumsete rakkude jagunemise viis, millega tagatakse
kromosoomide arvu püsivus tütarrakkudes.
- Sugulisele ja mittesugulisele paljunemisele järgneb rakkude jagunemine – organismi kasvamine ja areng. Oluline ka hukkunud ja vigastatud rakkude asendamiseks ja raviks.
Raku
jagunemine
- rakutuuma jagunemine – karüokinees
- kromosoomides olev geneetiline info jaotub võrdselt tuumade vahel
- tsütoplasma jagunemine – tsütokinees
- moodustub kaks tütarrakku
- kahe mitoosi vahele jääb interfaas
- organellide arv suureneb
- ATP ja teiste makroergiliste ühendite süntees – valmistub järgmiseks jagunemiseks
- tsentrioolide kahestumine
- raku mõõtmed suurenevad
- DNA kahekordistumine – kromosoomid lahtikeerdunud
- enamik rakke diferentseeruvad – omandavad vastava koe tüübile iseloomuliku kuju ja talituse – paljud rakud kaotavad paljunemisvõime
- raku eluring – rakutsükkel
Mitoos - PROFAAS
- kromosoomid keerduvad kokku
- rakutuum suureneb, tuumakesed kaovad
- tsentrioolipaarid liiguvad vastassuunas – rakk polariseerub
- tsentrioolide vahele moodustuvad kääviniidid – niitjad valgud
- tuumamembraanid lagunevad
- METAFAAS
- kromosoomid liiguvad raku keskossa ja paigutuvad ühele tasapinnale – moodustub raku ekvatoriaaltasand
- kääviniidid kinnituvad kromosoomide tsentromeeridele
- ANAFAAS
- lühenevad kääviniidid
- kromosoomide kromatiidid eralduvad üksteisest – tsentromeerid kahestuvad
- TELOFAAS
- kääviniidid kaovad
- sünteesitakse tuumamembraanid
- kromosoomid keerduvad lahti
- tekivad tuumakesed
- membraan nöördub keskosast sisse
- tsütoplasma jaguneb kaheks – tsütokinees
Kõik
hulkrakse organismi
rakud ei
ole jagunemisvõimelised
ja rakud ei saa piiramatult jaguneda, sest organismi mõõtmed ei saa
piiramatult
suureneda .
MEIOOSMEIOOS
– raku jagunemise viis, mille käigus kromosoomide arv
tütarrakkudes väheneb kaks korda.
Kaks
korda vähenenud
kromosoomistik - HAPLOIDSEKS
– n. Munaraku viljastumisel ühinevad kaks sugurakku ja
taastub kahekordne ehk
DIPLOIDNE kromosoomistik – 2n. Keharakkudes ehk somaatilistes rakkudes
diploidne, sugurakkudes ehk gameetides haploidne kromosoomistik.
MEIOOS - kaasneb sugurakkude küpsemisega ja eoste moodustumisega
- interfaas sarnaneb mitoosi omaga
- meioosieelses tsentrosoomis kaks paari tsentrioole
I
JAGUNEMINE
- PROFAAS
- tuumamembraanid lagundatakse, tuumakesed kaovad
- kromosoomid keerduvad kokku
- tsentrioolide paarid eralduvad üksteisest, liiguvad poolustele
- moodustuvad kääviniidid
- homoloogilised kromosoomid liiguvad paarikaupa ja vahetavad võrdse pikkusega osi – RISTSIIRE ehk crossing-over (geenivahetus, muutlikkuse allikas)
- kestab kauem mitoosi profaasist
- METAFAAS
- homoloogilised kromosoomid paarikaupa ekvatoriaaltasandile
- tsentromeeridele kinnituvad kääviniidid
- ANAFAAS
- kääviniidid lühenevad
- homoloogilised kromosoomid lahknevad poolustele
- TELOFAAS
- rakumembraan nöördub sisse
- tsütoplasma kahestub – tsütokinees
- moodustub kaks tütarrakku
- tsentrioolid kahestuvad jälle – tsentrosoomi koostises kaks paari tsentrioole
- kromosoomid ei keerdu täielikult lahti
- tuumamembraane ei teki, tuumakesi ei moodustu
- I jagunemise tulemusena kromosoomide arv kaks korda vähenenud
II
JAGUNEMINE
- PROFAAS
- tsentrioolide paarid poolustele
- nendest lähtuvad kääviniidid
- METAFAAS
- kromosoomid paiknevad ekvatoriaaltasandile
- kääviniidid kinnituvad tsentromeeridele
- ANAFAAS
- kromosoomide tsentromeerid kahestuvad – kromatiidid lahknevad teineteisest
- TELOFAAS
- kromatiidid keeruvad lahti
- moodustuvad tuumamembraanid ja tuumakesed
- tsütikinees
- tekib neli tütarrakku
- kääviniidid lagundatakse – taastub rakule omane tsütoskelett
TULEMUS
– ühest diploidsest rakust tekib neli haploidset tütarrakku, mis
on geneetiliselt erinevad.
SUGURAKKUDE
ARENG - Sugulisest ehk generatiivsest paljunemisest võtab osa kaks organismi ning viljastumise käigus ühinevad vanemorganismide gameetide tuumad .
- SÜGOOT – viljastunud munarakk
- Uus organism sisaldab mõlema vanemorganismi geneetilisi omadusi – mõlema vanema kromosoomid.
Mehe
sugurakud
- nim spermideks
- elab 72 tundi
- moodustuvad munandite väänilistes seemnetorukestes
- eellasteks on spermatogoonid
- seemneraku arengut nimetatakse spermatogeneesiks
- igast spermatogoonist kujuneb neli viburiga spermi
- valminud seemnerakud talletatakse munandimanuses
- SPERMATOGENEES
- kulgeb mehe kõrge vanuseni
- keha temp. madalamal
- iga kuu valmib 4x109 tükki
Naise
sugurakud
- valmivad munasarjades
- elab 24-36 tundi
- eellasteks on ovogoonid
- munaraku arengut nimetatakse ovogeneesiks
- ovogoonide paljunemine lõpeb looteeas
- korraga valmib ainult üks munarakk
- mistahes kahjulikud mõjud võivad kahjustada korraga kõiki munarakke
- OVOGENEES
- tsükliline küpsemine – menstruaaltsüklis lõpetab meioosi ainult üks munarakk
- esimeses tsütokineesis jaguneb tsütoplasma ebavõrdselt – üks suurem ja teine palju väiksem rakk
- meioosi lõpuks saadakse üks suur viljastumisvõimeline munarakk ja kolma tillukest viljastumisvõimetut rakku (polotsüüt)
- munarakud valmivad keskmiselt 28-päevase intervalliga
- ovulatsioon – valmis munaraku vallandumine munasarjast ja liikumine munajuhasse (munajuhas rakk viljastumisvõimeline u 36 tundi)
VILJASTUMINE Viljastumisel
ühinevad sugurakkude tuumad ning taastub diploidne
(2n) kromosoomistik.
ONTOGENEES
– ühe isendi areng viljastumisest surmani
PARTENOGENEES – uue organismi areng viljastamata munarakust – alamatel loomadel
ja taimedel.
Kehaväline
viljastumine
Inimese
munaraku viljastumise iseärasused
- mees on viljastamisvõimeline puberteedist kõrge vanuseni
- naine on viljastumisvõimeline puberteedist menopausini (45.-55. a)
- munarakud valmivad 28-päevaste tsüklitena – kogu aeg ei ole naine viljastumisvõimeline
- pärast ovulatsiooni on munarakk viljastumisvõimeline umbes 36 tundi – kui ei viljastata, siis hävib
- munarakk liigub läbi munajuha emakasse 4-5 päeva
- MENSTRUATSIOON
- kui munarakk jääb viljastamata, hävib ka kollakeha
- algab emakaseina taandareng
- emaga limaskest eemaldub menstruatsioonil – kaasnevad naissuguhormoonide muutused veres, emakaseina paksenemine ja emakasisese temp. Kõikumine
ORGANISMIDE LOOTELINE ARENGMunaraku
viljastamine
- munarakku tungib üks sperm
- sperm toob kaasa endaga ensüümid, mis lukustavad munaraku kesta teistele spermidele
- sügoot hakkab jagunema
EMBRÜO
– loode
EMBRÜOGENEES
– organismi looteline areng
Katteseemnetaimede
embrüonaalne areng
- algab munaraku viljastumisega
- lõpeb idu moodustumisega seemnes
- embrüogeneesis kujunevad välja vegetatiivsete organite algmed
- seemne kujul võib taim üle elada ka halvad keskkonnatingimused
INIMESE
EMBRÜOGENEES
- umbes 36 tundi peale viljastumist hakkab sügoot jagunema – lõigustumine
- lõigustumine algab munajuhas ja lõpeb emakas – tekib kobarloode ehk moorula
- inimesel esineb täielik lõigustumine – kõik kobarloote rakud poolduvad samaaegselt
- embrüo rakud paigutuvad ümber ja tekib blastotsüst
- üks rakukiht
- ühel poolusel on tihedam rakukobar – embrüoplast (sellest areneb loode)
- ülejäänud rakukiht moodustab välise lootekesta – kõldkesta
- sisemised lootekestad : kusekott ( allantois ) ja vesikest ( amnion )
- umbes nädal pärast viljastumist kinnitub blastotsüst emakaseinale
- kõldkest ja emaka limaskest kasvavad kokku ja moodustub platsenta
- ühendab emasorganismi lootega
- läbivad veresooned , varustab hapniku ja toitainetega, juhib välja ainevahetuse jääkproduktid
- eritab naissuguhormoone – uusi munarakke ei teki, raseduse normaalne areng
- karikloote moodustumine
- kaks rakukihti – lootelehed
- välimine lootekiht ehk ektoderm – ürgjutt, alus närvisüsteemile, meeleelunditele ja epiteelkoele, küüned, karvad
- keskmine looteleht ehk mesoderm – moodustub tugi- ja liikumiselundkond, vereringeelundid ja eritus- ja sigimiselundkond
- sisemine looteleht ehk entoderm – seede- ja hingamiselundkond
Embrüonaalse
arengu seaduspärasused
Loote
väärarengud
- paari esimese kuu jooksul on embrüo tundlik kahjustavate tegurite suhtes
- ravimid , alkohol , olmemürgid, ema haigestumine
- esimestel raseduskuudel arenevad välja kõigi elundkondade algmed
Lapse
sünd
- raseduse kestus 40 nädalat
- laps sünnib enne 36. rasedusnädalat – enneaegne
- emakasisesed kramplikud kokkutõmbed – tuhud
- emaka kael , tupp laienevad
- lootekestad purunevad
- loote normaalasend – esmalt pea, siis keha
- kui loode on sünniks emanormaalses asendis – keisrilõige
- emaga ühendab nabanöör
- vastsündinu vabastab karjumisega oma hingamisteed limast, alustab hingamist
ORGANISMIDE
LOOTEJÄRGNE ARENGOTSENE
areng – vastsündinu sarnaneb üldplaanilt oma vanematega.
MOONDEGA
areng – vastsündinu erinev ehitusplaanilt täiskasvanud
organismist, muutub sarnaseks läbi vahestaadiumite.
TÄISMOONDELINE
areng
- muna – vastne - nukk
- nukk – elutegevus puudub, ümbritsetud tiheda kestaga, muutused toimuvad selle sees ja üle elatakse ebasobivad keskkonnatingimused
- nukust väljub valmik
VAEGMOONDELINE
areng
- vahele jääb nukustaadium
- kõik muutused toimuvad järk-järgult aktiivse elutegevuse käigus
Lootejärgse
arengu peamised etapid
- noorjärk ehk juveniilne staadium
- algab organismi sünniga ja lõpeb sigimisvõime saabumisega
- organism kasvab; elundkondade talitus ning käitumine ja kombed täiustuvad
- sigimisvõimeline ehk generatiivne staadium
- vananemisperiood
Vananemine – üldine bioloogiline seaduspärasus, mis kehtib eluslooduse
kõigil organiseerituse
tasemetel - organismi tasemel tingitud pärilikest teguritest ja keskkonnatingimustest
- organismi areng lõpeb surmaga
- enne surma agoonia – pulss lakkab, teadvus kaob, hingamine aeglustub
- kliiniline surm – südame- ja hingamistegevus, kesknärvisüsteemi talitused lakkavad
- bioloogiline surm – hiljemalt 5 minutit peale kliinilist surma
PÄRILIKKUS
ORGANISMI
TUNNUSTE KUJUNEMINEPÄRILIKKUS
– looduse üldine seaduspärasus, mille kohaselt järglased
sarnanevad oma ehitusel ja talituselt vanematega
MUUTLIKKUS
– looduse seaduspärasus, mille kohaselt järglased on oma
vanematest natukene erinevad
GENEETIKA –
teadusharu , mis uurib organismide pärilikkuse ja muutlikkuse
seaduspärasusi
Pärilikkus
- kandjaks kromosoom – paiknevad rakutuumas
- kromosoomis paikneb geneetiline materjal – genoom
- keharakkudes üldiselt ühesugune arv kromosoome
- kromosoomis paiknevad geenid määravad tunnuseid
- üks geen mitme tunnuse määramisel, tunnuse määramisel mitu geeni
Tunnused
- GENOTÜÜP – geenide ja nende erivormide kogum, me ei näe seda
- FENOTÜÜP – tunnuste kogum, näeme; oleneb genotüübist
- tunnuste avaldumist mõjutavad
- genotüüp
- keskkonnatingimused – soodustab või pidurdab tunnuste väljakujunemist; vajalike geenideta ei saa tunnust välja arendada
MOLEKULAARGENEETIKA - Tuumas paikneb desoksüribonukleiinhape, mis on päriliku info kandja.
- MOLEKULAARGENEETIKA – teadusharu, mis uurib pärilikkuse seaduspärasusi molekulaarsel tasemel
- GEEN – DNA lõik, mis määrab ühe RNA molekuli sünteesi
- DNA, RNA ja valgud sünteesitakse olemasolevate molekulide ahelate alusel, mis määravad sünteesitavate molekulide monomeeride järjestuse – MATRIITSSÜNTEES.
DNA REPLIKATSIOON REPLIKATSIOON
- DNA kahekordistumine
- matriitssüntess, saadakse ühest DNA molekulist kaks ühesuguse nukleotiidse järjestusega DNA molekuli
- ensüüm DNA-polümeraas keerab lahti DNA biheeliksi
- karüoplasmas olevates nukleotiididest sünteesitakse kummagi esialgse ahela juurde uus
- toimub enne raku jagunemist (mitoos, meioos)
- tagab päriliku info võrdse ülekande lähterakust tütarrakkudesse
KOMPLEMENTAARSUSPRINTSIIP
– uus DNA, RNA või valk sünteesitakse vastavalt printsiibile: A-T
(U) ja C-G
DNA TRANSKRIPTSIOON RNA
- üheahelaline
- nukleotiidid võivad paarduda
- üles ehitatud neljast monomeerist
- vaja, et säilitada pärilikku infot
TRANSKRIPTSIOONI
TOIMUMISEKS VAJALIK
- RNA polümeraas + teised ensüümid
- ATP
TRANSKRIPTSIOON
- ei toimu kogu DNA ahelalt korraga, vaid ühelt geenilt
- matriitssüntees, saadakse DNA ühe ahelaga komplementaarne RNA molekul
- toimub rakutuumas, interfaasi ajal
- DNA piirkonnale kinnitub DNA polümeraas – promootoralale; võib takistada mõni teine valk - repressor
- DNA biheeliks keerdub lahti – kohalt, kus on polümeraas
- lahtikeerdunud DNA ahelale hakkavad kinnituma ribonukleotiidid – komplementaarsus , ribonukleotiididel kovalentne side
- omavahel seondunud ribonukleotiidid tõmbavad lahtikeerdunud
- peale sünteesi DNA keerub kokku
- sünteesi lõpeta terminaatorala
- DNA polümeraas lahkub
- DNA jääb muutumatuks
Päriliku
info avaldumise etapid
- transkriptsioon
- mRNA töötlemine enne rakutuumast väljumist
- translatsiooni aktiivsus
- polüpeptiidi kokkupakkimine valguks
- valgu aktiivsuse mõjutamine vastavate molekulide abil
GENEETILINE
KOOD
– molekulaarbioloogia süsteem, mille alusel
kodeerivad kolm RNA
nukleotiidi ühte aminohapet valgumolekulis
- universaalne – rakkudes ühesugune
- ühetähenduslik – üks koodon , üks konkreetne aminohape
- mittekattuv
- sünonüümne
KOODON
– kolm järjestikust nukleotiidi, mis kodeerivad ühte aminohapet
Algus-
ehk initsiaatorkoodoniks
on alati mRNA järjestus AUG, millele vastab aminohape metioniin.
Pärast molekuli sünteesi see aminohape tavaliselt eemaldatakse.
Stoppkoodoniteks
on UGA, UAA ja UAG – neile ei vasta aminohape.
Geenide
jagunemine avaldumise järgi
- kogu aeg kõigis rakkudes – ainevahetusensüümid, rRNA, tRNA
- avalduvad kindla koe rakkudes – insuliin
- avalduvad kindlal ajahetkel – suguhormoonid
- ei avaldu kunagi – atavism
STRUKTUURGEEN
– määrab raku ehituses ja ainevahetuses osalevate valkude, tRNA
ja rRNA sünteesi
REGULAATORGEEN – kontrollib struktuurigeenide avaldumist
TRANSLATSIOON TRANSLATSIOON
– RNA alusel valgu süntees tsütoplasmas paiknevatel ribosoomidel
Translatsiooniks
vajalik
- ribosoomid – toimub valgu biosüntees
- mRNA, tRNA – rRNA on juba ribosoomis olemas
- aminohapped
- energia (ATP, GTP)
- ensüümid aminohapete aktiveerimiseks, seostumiseks tRNA-ga ja peptiidahelda sünteesiks
TRANSLATSIOON
- mRNA ühineb ribosoomiga
- mRNA molekuli initsiaatorkoodoniga AUG seondub esimene tRNA molekul ( antikoodon UAC, nim. initsiaator-tRNA)
- ribosoomi siseneb teine tRNA molekul, tuues kaasa järgmise mRNA koodonile vastava aminohappe
- ribosoomis kahe kõrvuti oleva tRNA molekuli otstes olevate aminohapete vahele sünteesitakse ensüümide abil peptiidside
- dipeptiid vabaneb initsiaator-tRNAst ning jääb teisena ribosoomi sisenenud tRNA molekuli külge
- tRNA nihkub koos mRNAga ribosoomi suhtes edasi ja teeb ruumi uuele tRNAle
- ribosoomi siseneb kolmas tRNA ning jätkub sama ring
- translatsioon lõpeb, kui ribosoom jõuab üheni kolmest stoppkoodonist
- sünteesitud polüpeptiid vabaneb, eralduvad ribosoomi aolamüksused ja mRNA
VIIRUSED Viirused
on nukleiinhappe ja valkude kompeksid ja elusraku parasiidid.
KOOSNEB:
- GENOOM – üks DNA või RNA molekul, 3-300 geenivahetus
- replikatsioonigeen – viiruse DNA või RNA paljunemine
- struktuurgeen – info viiruste ehitusse kuuluvate valkude sünteesiks ( kapsiid , ümbris)
- regulaatorgeen – korraldab ümber peremeesraku ainevahetust
- KAPSIID
- koosneb valkudest, kaitseb genoomi
- antiretseptorid – retseptorvalgud; aitavad kinnituda inimese retseptorvalkudele
- ÜMBRIS ja/või/ehk membraan
Viiruste
jagunemine
- loomaviirused
- taimeviirused
- bakterviirused – kasutatakse geenitehnoloogias
VIIRUSE
ELUTSÜKKEL
- viirus kinnitub antiretseptoriga peremeesraku membraanile
- organism on tugev – ei pääse ligi, organism on nõrk – pääseb rakku läbi membraani
Peremeesorganism
on nõrk – LÜÜTILINE
TSÜKKEL
- toimub viiruse genoomi paljunemine – rakk hakkab viiruse DNAd kuulama
- kapsiidivalkude süntees
- viirusosakeste moodustuimne (kapsiid + genoom)
- viirus lahkub rakust võttes kaasa membraaniosakesi, millest moodustub viiruse ümbris – rakk sureb
Peremeesorganism
on tugev – LÜSOGEENNE
TSÜKKEL
- viirus lülitab oma genoomi raku DNAsse
- paljuneb koos peremeesorganismiga
- kui peremeesorganism nõrgeneb, võib üle minna lüütilisse tsüklisse
Inimese
viirushaigused - enamik nakkushaigustest on viirustekkelised
Viiruste
kasulikkus –
geenitehnoloogia .
MONOHÜBRIIDNE RISTAMINE MONOHÜBRIIDNE
RISTAMINE
– ristamine , mille puhul uuritavad vormid erinevad ainult ühe
tunnuse poolest
ALLEEL – ühe geeni
erivorm HOMOSÜGOOTSUS
– geenipaari seisund, mille puhul mõlemas homoloogilises
kromosoomis paikneb vaadeldava tunnuse suhtes sama
alleel (AA, aa)
HETEROSÜGOOTSUS
– geenipaari seisund, mille puhul homoloogilistes kromosoomides
paiknevad vaadeldava tunnuse suhtes erinevad
alleelid (Aa)
Mendevi
seadused
1.
Ühetaolisuse
seadus
Homosügootsete
vanemate monohübriidsel ristamisel saadakse esimeses järglaspõlvkonnas genotüübilt identsed ja fenotüübilt ühtlikud
järglased.
2.
Lahknemise
seadus
Homosügootsete
vanemate monohübriidsel ristamisel toimub teises järglaspõlvkonnas genotüüpide ja fenotüüpide
lahknemine seaduspärastes suhetes.
3.
Sõltumatu
lahknemise seadus
Homosügootsete
vanemate dihübriidsel ristamisel lahknevad mõlemad tunnuse paarid teises hübriidpõlvkonnas teineteisest sõltumatult ja
kombineeruvad vabalt.
4.
Aheldunud
geenide pärandumise seadus –
Thomas Morgani seadus
Ühes
kromosoomis lähestikku paiknevad geenid on
lineaarses ahelduses ja
päranduvad koos.
Kõrvalekalded
Mendevi
seadustest - intermediaarsus (vahepealne avaldumine) – puudub dominantne alleel
- kodominantsus (koos domineerimine) – mõlemad alleelid on dominantsed ja avalduvad koos (kirju – lehm , mõned lilled)
- polügeensus (ühte tunnust määrab mitu geeni) – kasv, kaal, naha värvus
- polüalleelsus (nähtus, kus ühte tunnust määraval geenil on rohkem, kui kaks alleeli) – pole ühe isendi raames, populatsioon ; AB0-vererühm – geeni tähistatakse tähega I
Genealoogiline meetod
–
sugupuu koostamine, kus märgitakse ära haiguse esinemine või
mitteesinemine
Analüüsiv
ristamine –
vanemorganismi genotüübi kindlaks tegemiseks. Huvitavat organismi
ristatakse retsessiivse isendiga. Kui järglaspõlves lahknemine –
vanemorganism genotüübilt heterosügoot, lahknemist ei toimu –
vanemorganism homosügoot.
10
Kõik kommentaarid