Üldbioloogia konspekt (1. osa) (2)

Bioloogia - Üldbioloogia

5 VÄGA HEA

Üldbioloogia

Bioanorgaaniline keemia 13.10.08

Piiriteadus, mis uurib organismide elementaarkoostist ja seda mõjutavaid tegureid
Organismidest on tuvastatud ~70-90 keemilist elementi

Makroelemendid (98-99%)

C, H, O, N, S, P

Mittemetallid

Väikese aatommassiga
C – elukeskne element:

C võib moodustada erinevaid keemilisi sidemeid (üksiksidemeid, kaksiksidemeid)

Sidemed on ensümaatiliselt sünteesitavad ja lagundatavad

Süsinikühendid võivad moodustada erinevaid struktuure:

Lineaarne ehk sirge
Hargnev
Tsükliline

Süsinike aatomivaheliste üksiksidemete vahel on lubatud ruumpaigutuse muutus ja see omakorda põhjustab molekuli kuju muutuseid

Süsinikühendite bioloogilisel lagunemisel vabaneb süsihappegaas. Süsihappegaas ei ole mürgine gaas
H – biosüsteemides järgm ül:

Osaleb vesiniksidemete tekkes (H ja O, H ja N). Stabiliseerivad biomolekulide kõrgemat järku struktuure ( valgud , nukleiinhapped )

H sisaldus ühendis määrab ühendi energeetilise potensiaali ehk palju energiat ühendi lagundamisel vabaneb. Mida rohkem H, seda kõrgem on ühendi energeetiline väärtus
O – järgm ül:

Aeroobsetes organismides on O oksüdeerija. O ja ensüümide abil saame toitainetest energiat kasutada

Vabade radikaalide tekitamine organismis
C, H, O – kõikide orgaaniliste biomolekulide koostises on olemas
N, P, S – mitmekesistavad biomolekulide ehitust:

Lisaelementide olemasolu tõstab ühendi reaktsioonivõimet

Lisaelemendid võimaldavad teist tüüpi keemilisi sidemeid molekulides (nt väävlisillad on valgumolekulides)

Uute elementide lisandumine annab ka uuetüübilisi funktsionaalseid rühmi
N: aminohapped , valgud, nukleiinhapped
P: fosfolipiidid, nukleiinhapped, süsivesikute fosfoestrid
S: aminohapped, valgud, teadud vitamiinid

Mesoelemendid

Esinevad ioonsel kujul (Na, K, Ca, Mg, Cl)
Na, K – Na tüüpiline rakuväline, K rakusisene element. Koos teevad:

Reguleerivad vee režiimi – Na säilitab vett. K soodustab veeväljutamist

Ainete transpordiks, membraantranspordis osalevad koos

Tekitavad nõrku elektriimpulsse rakkudel:

Vajalik närviülekandes

Elektrikaladel on erilised rakud – elektrotsüüdid, mis tekitavad väga tugevat pinget
Na/K koostöösüsteemi membraanides nim Na/K-pumbaks. Naatriumi saab loomsest, kaaliumi taimsest toidust
Ca – Ca allikad loomsest toidust

Raskelt lahustuvate sooladena luukoe koostises

Vajalik vere hüübimiseks

Osaleb lihastöös

Vahendab biosignaale – nt hormoonmõju rakkudele.
Ca puudusest tingitud häire – osteporoos ehk luude hõrenemine.
Mg – Saab põhiliselt taimsest toidust

Väga paljude ensüümide aktivaator. Inimkehas aktiveerib ~300 ensüümi

Raskelt lahustuvate sooladena luukoe koostises

Vastutab närviimpulsside ülekande eest

Vastutav vee sisalduse regulatsiooni eest

Klorofüllis keskne element
Cl – Organism kasutab kloriidioone

Koos Na-ga soolaka maitseaistingu tekitamine keelel

Maos soolhappesüntees

Ainsa anioonina loetelus tasakaalustab Cl üldist positiivset laengut

Kloriidiioonid osalevad närviimpulsside tekkes ja edastamises

Mikroelemendid (0,0-0,00%)

…kuuluvad bioaktiivsete ühendite koostisesse. Bioakt ühendid reguleerivad ainevahetust. Ohtlikum on mikroelementide liigsus kui mõõdukas puudus
Metallid: Fe, Lu, Cu, Co jne
Mittemetallid: F, Si, B, J jne
Fe – Kõige põhilisem funktsioon – kuulub hemoglobiini koostisesse ja vastutab O sidumise ja transpordi eest. Fe ei seo süsihappegaasi. Fe puudusest tingitud aneemia ehk kehvveresus on maailma levinuim vaegushaigus ja selle all kannatavad naised. Mõõdukas raua puudus on ohutum kui Fe liigsus. Peamiseks Fe allikaks loomse päritoluga toiduained
Co – Oluline, sest kuulub vitamiin B12 koostisesse. Co puudusel tekib halvaloomuline kehvveresus
J – Oluline kilpnäärme hormoonide sünteesiks. Joodi puudus toob esile struuma . Joodi saab omastada läbi naha. Kasutatakse kõhnumisplaastrites
F – Põhiülesanne on vastutada hambaemaili terviklikkuse eest. Ohtlik on F vaegus kui ka F liigsus
Tegurid, mis mõjutavad organismide elementaarikoostist:

Bioevolutsiooniline valik, mis on eelistanud teatud mittemetalle, eelistus ei lähtu elementide hulgast maakoores

Elukeskkonna mõju

Organismide võime koguda endasse teatud keemilisi elemente

Organismide keemiline koostis sõltub süstemaatilisest kuuluvusest

Organismide keemiline koostis oleneb saasteelementidest:

Plii - veekogudes tekitab saastet

Rn – radioaktiivne saasteelement. Levib pinnasest õhku

Cr – kriidipaberile tehtud trükiste põletamine

Elementide vastandlikkus (Sr/Ca võib põhjustada liigeste liikumatust

Vesi biosüsteemides

Molekulaarne tasand

Hüdrofiilsus:

Vees lahustumine (nt suhkur)

Märgavad/ ei lahustu (nt tselluloos )

Hüdrolüüs: tärklis+vesi+amülaas=glükoos – tüüpiline reaktsioon , mis toimub ka suus

Vesi on taimse fotosünteesi lähteaine ja veeest pärineb ka eralduv hapnik

Vesilahustes avaldub biovedelike pH väärtus
Raku tasandil

Veerikas tsütoplasma tagab ühtse raku sisekeskkonna

Tsütoplasmas lahustunud ained tekitavad rakussiserõhu ehk turgori . Eriti võimas on see kestaga rakkudes ehk taimerakkudes

Vesi kaitseb rakkudes teatud struktuure ülekuumenemise eest
Organismi tasandil

Termoregulatoorne st vee aurumine . Taimedel läbi õhulõhede transpiratsioon. Vee aurumine võib toimuda:

Nahalt (higistamine)

Limaskestadelt (termoregulatoorne lõõtsutamine)

Hõõrdumise vähendamine

Hüdrostaatiline toes – kehas survestatud vedelik annab kehale kindla kuju

Vesi tagab ringelundkonna töö (nt lümfi ja vereringe )

Vesi kui viljastamis- ja arengukeskkond. Kehasisesel viljastamisel toimub viljastamine veerikkas limas. Roomajatel , lindudel ja imetajatel toimub areng vesikeskkonnas ehk amnionis. Amnioni vedeliku ülesanded:

Kaitse temperatuuri muutuste, mehaaniliste mõjutuste eest

Välistab veekaotuse

Vähendab üleslükkejõuga raskusjõu mõju

Joogi- ja urineerimiskeskkond

Vesi osaleb meeleelundite töös. Vees lahustunud kujul tajume maitset . Vesi osaleb kuulmises. Silma klaaskeha toetab läätsefunktsiooni

Vee hulk kehas määrab ära ainevahetuse kiiruse
Veebilanss :
Tulem: joogid, toit, ainevahetuslik vesi
Väljund: uriin, higi, hingamine , rooja koostis
Vee funktsioonid ökosüsteemi tasandil:

Vesi kui elukeskkond – vees elavad kõigi 5 liigi esindajad

Vee hulk ökosüsteemis määrab ära ökosüsteemi biomassi juurdekasvu ehk bioproduktsiooni

Vesi on kliimat kujundav faktor. Nt sademed, hoovused ja veeaur kui kasvuhooneefekti tekitaja

Vesi kui levikukeskkond. Vees levivad sugurakud , eosed, seemned, viljad , vastsed, suguküpsed isendid

Vesi kui viljastuskeskkond. Vesi kehavälise viljastamise keskkonnana

Biokeemia

Süsivesikud – ühendid, mida saame tinglikult vaadelda süsiniku ja vee hüdraatidena
Süsivesikute jaotus:

Monosahhariidid ( monoosid ) – Tervikmolekulid, mille koostises 3-7 C aatomit

Oligosahhariidid – Koosnevad 2-10 monoosijäägist, neid seob glükosiidside

Polüsahhariidid (polüoosid) – 104-107 monoosijääki.

Ehitusüksuseks glükoos: tärklis, tslluloos, kitiin , glükogeen

Ehitusüksuseks fruktoos : inuliin

Heteropolüoosid: bioloogilised limad
Süsivesikute füüsikalis-keemilised omadused:
Tunnus
Suhkrud, mono - ja disahhariidid
Polüoosid
Lahustuvus vees
Reaktsioonivõime
Suurem
Väiksem
Molekulmass
Väiksem
Suurem
Magusus
On
Ei ole
Karamellistumine
Kristalliseeruvus
Süsivesikute peafunktsioonid:

Energeetiline

1g → 4kcal → CO2 + H2O – protsess toimub rakutasandil mitokondrites

Inimese ööpäevasest energiavajadusest peaksid süsivesikud katma 55-60%

Iga kehakaasu kg kohta 4-6g süsivesikuid

Ehituslik struktuur:

Taimeraku kestades leidub tselluloos (20-40%)

Seemnerakukestades leidub kitiin. Lülijalgsete välisskelett

Membraanide välispinnal oligosahhariidsed retseptorid

Varuaineline :

Taimedes põhiliseks varuaineks tärklis. Koguneb muundunud võsudesse, viljadesse, seemnetesse

Inuliin esineb varuainena korvõielistes taimedes (nt. takjas, võilill, maapirn )

Glükogeen ( seenerakud /loomarakud). Loomades glükogeen koguneb maksa ja lihastesse. Protsentuaalselt on glükogeeni rohkem maksas . Absoluutväärtuselt on rohkem lihastes

Ligimeelitav:

Õistaimede nektar – Erinevate suhkrute 15-30% lahus

Suhkrurikkad viljad (nt datlid)

Bioaktiivsed ühendid

…ühendid, mis juba väga väikestes kogustes mõjutavad ainevahetuse kiirust.

Eksogeensed vitamiinid
Endogeensed ensüümid

Vitamiinid on orgaanilised ühendid, suhteliselt väikese molekulmassiga, olemasolu ainevahetuseks hädavajalik. Mikrotoitained. Vitamiinide allikad:

Segatoit

Seedekulga mikrokooslused

Organism sünteesib ise eelühenditest

Vitamiinpreparaadid ja vitaminiseeritud toit
Vitamiinide biofunktsioon:

Enamik vitamiine mittevalgulise osana liitensüümide koostises – Nii mõjutavad vitamiinid ainevahetust

Vitamiinid on antioksüdandid, mis muudavad kahjutuks vabu radikaale

Vitamiinid on olulised arenguprotsessides

Osalevad organismi loomuomastes protsessides:

Luustumisprotsessides (vitamiin D)

Vitamiin A osaleb nägemisfunktsioonis
Vitamiinide jaotus (jaotus lähtub lahustuvusest):

Rasvlahustuvad: A, D, E, K, Q

Vesilahustuvad : B-rühm, vitamiinid C, H, N, S, U
Häired:

Puudus:

Hüpovitaminoos – Ühe või mitme vitamiinid ajutine või osaline puudus. Põhjustab pöörduvaid üldisi tervisehäireid (unisus, väsimus)

Avitaminoos – mingi konkreetse vitamiini pikk täielik puudus organismis, mida iseloomustavad tunnused ja pöördumatud tagajärjed

Liigsus: Hüpervitaminoos – Vitamiinipreparaatide või vitaminiseeritud toidu väärtarbimine. Oluliselt ohtlikum on rasvlahustuvate vitamiinide tarbimine. Eriti ohtlik on vitamiin D üleannustamine
Vitamiinipuuduse põhjused:

Ühekülgne rafineeritud toiduainete kasutamine

Siseelundite kahjustused

Tervist kahjustavad eluviisid (suitsetamine, alko, dieedid, näljutamine)

Kõrgenenud vitamiinide nõudlus eriolukordades

Ravimid ( antibiootikumid )
Vitamiinide varud kehas: Rasvlahustuvate vitamiinide varud maksas ja rasvkoes . Nende varude pikkus poolest aastast kolme aastani. Vesilahustuvate vitamiinide varud kahest nädalast paari kuuni (veres, maksas)

Endogeensed bioühendid – Hormoonid

…signaalmolekulid, mis toimivad vastavate retseptoritega rakkudele ja mis kutsuvad esile ainevahetuse muutuse
Hormoonide eriomadused:

Ülikõrge bioaktiivsus

Lühike eluiga

Toime sihtsuunitlus. Eeldab retseptorite olemasolu

Vahendatud mõju läbi ensüümide

Läbi ensüümide hulga

Läbi ensüümide aktiivsuse

Mitmekordne tagasisidel põhinev kontrollsüsteem
Hormoonide erinevad tüübid:

Aminohapete teisendid ( adrenaliin , türoksiin)

Valkhormoonid (inuliin, glükagoon)

Steroidhormoonid ( testosteroon , östrogeen – naissuguhormoon)

Vitamiinset tüüpi hormoonid
Hormoone tootvate näärmete jaotus:

Endokriinnäärmed:

Hüpofüüs – kasvuhormoon
Epifüüs – melatoniin
Kilpnääre – türoksiin
Kõrvalkilpnäärmed – parathormoon
Neerupealised
Koor (kortikosteroidid)
Säsi (adrenaliin)

Segatüübilised näärmed:

Kõhunääre – valdav osa toodab seedeensüüme, väike osa insuliinglükogooni
Sugunäärmed – väike osa toodab suguhormoone
Platsenta ehk emakook – toodab progesterooni (kontrollib sünnitegevuse algust)
Harknääre – toodab signaalmolekule, mis kontrollivad immuunsusfunktsioone

Hormoonide jaotus:

Endokriinne – hormoonid lähevad verre, lümfi ja mõjutavad kogu keha

Parakriinne ( koehormoonid ) – hormoon toimib kitsas piirkonnas (nt seedekulglas)

Neurokriinne toime – hormoonid valmivad sünapsites ehk närvilõpmetes ja mõjutavad närvirakke

Autokriinne – hormoon mõjutab rakke, millest ta ise sünteesiti
Hormoonid ja keskkond:

Hormoonmõjutustega kasvatatud liha söömine. Paljud steroidhormoonide analoogid pärinevad toidu plastikust ja pikemaajalisel seismisel nlahustuvad toiduainetesse
Ensüümid
…biokeemilisi reaktsioone teostavad liht- või liitvalgud
Ehitus:

Üldvalguline – vastutab lähteaine õige seostumise eest

Aktiivtsenter – koht, kus raktsioon toimub. Lihtensüümide aktiivtsentriks on aminohapete radikaalide taetud keemilised rühmad. Liitensüümide aktiivtsentriks metall, vitamiinid vm.

Osadel esnsüümidel regulatoorne tsenter. Selle abil saab muuta ensüümi aktiivsust
Ensüümi reaktsioon ja selle kiirust mõjutavad tegurid:

Lähteaine hulk – lähteaine puuduse korral kiirus langeb või reaktsioon seiskub

Ensüümide hulk – kui ensüümi napib, pidurdub ka kiirus

Temperatuur

aktivaatorid – nt lähteaine hulk, ioonid, teised ensüümid, ravimid

inhibaatorid e. pärssijad:

üldised (kõrge temp, kiirgus)

spetsiifilised (lähteainega sarnanev ühend)
Kokku on teada ligi 2400 ensüümi ja neist inimkehas esineb kuskil 2000.

Mitterakutud struktuurid ehk molekulkompleksid

Priionid – kesknärvisüsteemi tõvestavad valgud, mis põhjustavad alati surma

Normaalsed priionvalgud – teatud osa alfaspiraalis. Kõikidel imetajatel ajus. Tegemist ürgsete valkudega, mille koostis ja struktuur on sarnased. Normaalsete priionvalkude funktsioon pole päris selge

Tõvestavad priionvalgud – sama osa beetastruktuuris

Haigustekitaja koosneb ainult valgust. Nukleiinhapet pole

Haigus levib induktsiooni teel. Induktsioon – tõvestaja puutub okku normaalse valguga ja muudab viimase tõbiseks

Tõvestavad valgud ensüümide toimel ei lagune. Kuhjuvad ajurakkudes ja tapavad neid

Antikehi ei moodustu – kaitsesüsteemid ei rakendu

Tõvestavad valgud on denaturatsioonile vastupidavad. Taluvad edukalt: keetmist, ülerõhku, etanooli, uv-kiirgust

Haigus ei tunnista liikidevahelisi biobarjääre, levib ühelt liigilt teisele
Haigestumisviisid:

Iseeneslik – Toimub mutatsioon . Normaalne valk muutub tõvestatud valguks

Nakatumine – tõvestav valk tungib organismi ja sealt närvidesse

Toit (priionhaige looma meeleelundite, aju või liha söömine)
Meditsiiniline (ajuop, mitmekordsete süsteemide kasutamine)
Elukutse risk (talunikud, lihunikud, neurokirurgid)

Priionhaigused:

Hullulehmatõbi
“ Naerev surm”

Viirused

…bioobjektid, mis paiknevad elusa ja eluta looduse piirimail. Ei ole elus organismid
Elusorganismidega seob:

Valkude ja nukleiinhappe olemasolu

Võime muteeruda (eriti kiire võime RNA- viirustel – gripp , HIV)

Viirused evolutsioneeruvad (uute omadustega viirustüvede teke – sars, linnugripp )

Viirustel parasiteeruvad viirused
Elutuga seob:

Puudub rakuline ehitus

Puudub iseseisev paljunemine

Puudub iseseisev ainevahetus

Neil on kriitiliselt väiksed mõõtmed
Viiruste ehitus ja elutegevus:
Viiruse geenid esinevad DNA/RNA kujul. Mõlemad nukleiinhapped üksik- või kaksikahelas. Väikseim geenide arv 3, suurim üle 1000.
Toimelt jagatakse viiruse geenid:

Geenid, mis mõjutavad peremeesraku elutegevust (programmeerivad viimase viirusosakesi tootma )

Geenid, mis määravad ära viiruse nukleiinhappe sünteesi

Geenid, mis määravad ära viirusvalkude sünteesi
Viiruste elutsükkel. Esimsed etapid kõikidel juhtudel ühised:

Viiruse tungimine organismi

Viiruse kinnitumine sihtmärkrakule

Viiruse nukleiinhappe liikumine rakutuuma ja seostumine kromosoomidega raku kujul
Viiruste elutsüklid:

Lüütiline – Rakus algab intensiivne viirusosakeste taastootmine. Mõne aja pärast rakk sureb . Laguneb ehk lüüsub ja vabanevad viirusosakesed nakatavad uusi rakke:

Äge – haigus areneb, kulgeb kiirelt. Kaks väljundit: organism kas terveneb või sureb (gripp, entsefaliit, marutõbi)

Krooniline – Organismis pidevalt hukkub viirusnakkusega rakke, kuid uute rakkude teke suudab seda kompenseerida (AIDS)

Lüsogeenne tsükkel – Viiruse nukleiinhape on peremeesraku kromosoomides vaikivas olekus paljude rakupõlvkondade vältel. Koos rakkude paljunemisega levib ka viirus . Mingi sise- või välismuutuse korral viirus aktiveerub, läheb lüütilisse tsüklisse ja tekib haigus (I tüüpi herpes , papilloomi viirus)

Inimese viirushaigused

Nakatumine:

Piisknakkus (gripp)

Otsene kontakt (tuulerõuged, leetrid )

Biovedelikega ( veri , sperma)

Toidu ja joogiga (reoviirused, adenoviirused )

Siirutajate vahendusel ( puugid , marutõbised loomad)

Emalt lootele läbi platsenta (punetised)
Organsüsteem:

Närvisüsteemi kahjustavad (entsefaliit)
Nahka kahjustavad (rõuged, punetised, tuulerõuged)
Hingamisteed (gripp, paragripp , viiruslik nohu )
Veresooned (ebolaviirus, kollapalavik)
Seedeelundkond (reoviirused, adenoviirused)
Suguelundid (II tüüpi herpes, mumps)
Näärmeid kahjustavad ( hepatiit , mumps)

Inimorganismi kaitse viirushaiguste eest:

Terviklikud biobarjäärid (nahk, limaskestad)

Palavik (viirusvalkude denaturatsioon )

Agressiivne keskkond (happeline maosisu, happeline nahk, sapp)

Viirusosakeste aktiivne väljutamine kehast (kõhulahtisus)

Aktiivkaitse ( antikehad , õgirakud)

Kunstlik kaitse ( vaktsineerimine )

Viirusosakestega

Valmis antikehadega
Viiruste jaotus:

Nukleiinhappe järgi

DNA – rõugeviirus, herpesviirus, papilloomi viirus
RNA – gripp, HIV, marutõbi

Tõvestavast objektist:

Bakteriviirus
Seen , taim, loom

Rakubioloogia

…uurib rakkude ehitust ja talitlust ehk rakkude eluavaldusi. Kõikides rakkudes esineb 4 süsteemi:

Reproduktsiivne ehk paljunemine

Piiristav – põhineb kestadel ja membraanil

Metaboolne – põhineb ensüümidel

Energeetiline (põhineb ATP-l)
Struktuuri tasemelt jagunevad kõik rakud:

Eeltuumsed ehk prokarüoodid

Päristuumsed ehk eükarüoodid
Olulisemad erinevused:

Tuuma olemasolu puudumine
Topeltmembraansed rakustruktuurid
Tsütoskeletis (päristuumsetes on, eeltuumsetes mitte)

Bakterite ehitus ( bakterid moodustavadki eeltuumsete rühma):
Limakapsel – Esineb osadel bakteritel. Esineb sõltuvalt keskkonnatingimustest . Ülesanded:

Säilitada niiskust

Seob rakke kolooniaks

Aitab liikuda
Viburid – Koosnevad valgust (flagelliin). Neil on korrapäratu siseehitus . Viburite abil saavad bakterid vedelas keskkonnas liikuda.
Piilid – Rakust väljaulatuvad valkstruktuurid, millel 2 ülesannet:

Raku kinnitumine tahketele pindadele

Plasmiidide ülekanne teistesse rakkudesse
Raku kest – Koosneb peptiido glükaanist. Rakukesta ehituselt jagatakse rakud:

Bakterid, millel paks rakukest ja üks membraan

Bakterid, millel õhuke rakukest ja 2 membraani. Rakukest on vajalik:

Annab kuju. Kuju alusel eristatakse bakteritel 6 põhirühma, erinevaid rakutüüpe kümmekond

Kaitseb rakku välismõjutuste eest

Reguleerivad hästi üldiselt ainete liikumist rakku
Membraan – Põhiosas koosneb fosfolipiidsest kaksikkihist ja valkudest. Membraanis pole tsüklilisi alkohole. Rakumembraan annab sopistisi ehk mesosoome. Membraan on vajalik:

Ainete valikuliseks transpordiks
Vajalik tsütoplasma piiristamiseks

Mesosoom – spetsiifilised ül:

Mügarbakteritel on mesosoomidel N siduvad ensüümid
Aeroobsetel O siduvad
Valgust neelavad pigmendid

Rõngaskromosoom – Koosneb 1 rõngakujulisest DNA molekulist. Ül: seal on geenid
Plasmiid – Kromosoomivälised väiksed DNA molekulid üksikute geenidega . Ülesanne: Anda täiendavad võimalused ainevahetuseks. Teatud plasmiididega bakterid lagundavad naftat ja naftasaadusi
Gaasivakuool – Gaasiga täidetud mahuti rakus, mis parandab ujuvust
Varuainete kogumid – peamiselt N, P ja S-ühendid
Ribosoomid – Vabalt esinevad molekulkompleksid, mis vastutavad valkude sünteesi eest
Tsütoplasma – Org ja anorg osadest koosnev lahus, mis täidab kogu rakku, seob selle tervikuks ja on liikumatu

Bakterite elutegevus

I Paljunemine – Lihtpooldumise teel ja see viib tekkivate rakkude ebavõrdsusele

Kasvukõver:

Kohanemine – valitakse optimaalne C energiaallikas
Kiire kasvufaas
Statsionaarne faas – surevad ja moodustuvad rakud tasakaalus
Suremisfaas
Bakterite kasv sõltub:
Vaba vee sisaldusest
Temp ja pH
Toitainete hulgast
Jääkainete hulgast
Fotosünteesivatel bakteritel vajalik valgus

II Ainevahetus – Tüübilt jaguneb:

Autotroofid – kemosünteesijad, fotosünteesijad, tsüanobakterid

Heterotroofid :

Saproobid – kasut. surnud orgaanikat

Patogeenid – tõvestavad bakterid

Sümbiondid
III Sporulatsioon – teatud bakteritel esinev nähtus, mille käigus raku sisse moodustub spoor . Ühes rakus üks spoor. Spoore vajatakse levikuks ja ebasoodsate tingimuste üleelamiseks. Spoore iseloomustab ülim vastupidavus keskkonnatingimuste suhtes. See tagatakse:

Paksude kestadega

Vähese veesisaldusega (~15%)

Allasurutud ainevahetusega
IV Suhe hapnikusse. Jaotuvad:

Anaeroobid – nende jaoks O mürk

Aeroobid

Universaalid
V Muutlikkus
IV Kosmopoliitne levik. Tingitud:

Väiksed mõõtmed

Kiire paljunemine

Võime elada aero- ning anaerobioosis

Äärmuslike tingimuste talumine

Tarbivad väga erinevaid C allikaid

Inimene ja bakterid

Nakatumisviisid samad, mis viirushaiguste puhul. Haigused:

Närvisüsteemi kahjustavad bakterhaigused : Bakteriaalne meningiit , borelioos, teetanus , botulism
Nahk: Akne, leepra ehk pidalitõbi, muhkkatk
Hingamisteid kahjustavad: Tuberkuloos , läkaköha, difteeria
Seedekulgla : kaaries , paradontoos, salmonelloos , koolera, tüüfus
Suguelundid: süüfilis, gonorröa, klamüüdia
Lihased: lihasööjabakter, teetanus
Meeleelundid : keskkõrvapõletik, odraiva

Kaitse bakterhaiguste eest:

Terviklikud biobarjäärid
Ebasobiv keskkond
Loomulik konkurents mikroobi koosluste poolt
Palavik
Tõvestavate bakterite isolatsioon (nt. tuberkuloosi kolde lubjastumine kopsus )
Väljauhtumine kehast (kõhulahtisus)
Aktiivkaitse

Membraansüsteem

Rakumembraan – vedelik-mosaiikne
Rakumembraani funktsioonid:

Membraantransport:

Ei ole vaja energiat:

Difusioon – Ainete liikumine kõrgemalt kontsentratsioonilt madalamale (nt lõhnade tajumine)
Osmoos – Lahusti liikumine lahjemast kangemasse lahusesse kontsentratsioonide ühtlustuseni
Hõlbustatud difusioon – Kõrgemalt kontsentratsioonilt madalamale kandjavalkude abil

Vajab energiat: Aktiivtransport – Ainete ülekanne madalamalt kontsentratsioonilt kõrgemale valguliste ülekannete teel

Membraani sopistumine. Võimaldab:

Haarata rakul tahkeid ja vedelaid osakesi

Võimaldab liikuda

Laengud ja impulsside edastamine

Membraanid tahavad õiged rakkudevahelised seosed

Membraanides on ensüümkompleksid. Toimub aine transport ja samaaegne muundamine

Membraanides paiknevad pigmendid

Sisemembraanistik

Sileda - ja karedapinnaline tsütoplasmavõrgustik
Golgi kompleks
Endo - ja lüsosoomid

Siledapinnaline:

Membraansed torud, plaadid ja põied, mis omavahel ühendatud. Ülesanded:
- Süsivesikute ja lipiidide süntees
- Lihasrakkudes kaltsiummahuti
- Näärmerakkudes hormoonide süntees
- Maksarakkudes võõrkehade lagundamine
- Kõikide ühendite transport

Karedapinnaline:

Ehitus sama, aga tihedalt kaetud ribosoomidega. Ülesanded:
- Valkude süntees ja transport

Golgi kompleks:

Kõverdunud plaatjad membraanstruktuurid üksteise peal
Otstest eralduvad membraansed põiekesed. Ülesanded:
- Tsütoplasma võrgustikul sorteeritud materjali sorteerimine
- Materjali pakendamine membraanstruktuuridesse
- Materjali osaline muutmine (lihtvalkudest liitvalgud)
- Raku jagunemisel kujutab endast sisemembraanistiku membraanset varu

Endosoomid – Golgi kompleksist eraldunud membraansed põied, mis sisaldavad pakitud materjali mitteaktiivses olekus. Kasutatakse:

Rakusiseselt

Rakuväliselt
Lüsosoomid – membraanstruktuurid, mis sisaldavad aktiivseid ensüüme ja ümbertöödeldavat rakumaterjali. Lüsosoomid:

Autofaagia – eneselagundamine
- Nälgimine, dieedid
- Emaka taandareng peale sünnitamist
- Kullese saba taandareng
- Kudede lagundamine nuku staadiumis täisarengu puhul
- Verevalumite taandareng
Heterofaagia
- Ainuraksete algloomade toitumine (amööb, kingloom )
- Kehavõõraste mikroorganismide lagundamine õgirakkude poolt

Kestade süsteem

Taimerakkudes kestad on olemas. Kõigepealt tekib esikest, siis teistkest. Mõne aja pärast puituvad. Puitunud rakukestade koostises on ligniin ja tselluloos. Puitunud rakukestades on poorid ja neist ulatub läbi tsütoplasma, mis seob naaberrakke.

Seenerakk – Kestad sisaldavad kitiini, mannaani ja valke
Enamikel protistidel samuti kestad, kuid väga erineva biokeemilise koostisega
Loomarakud – Hulkraksetel loomorganismidel kesti pole v.a. munarakkudel. Neil esineb 3 tüüpi kesti:
- Esikest – ise tekitab
- Teiskest – tekitavad munasarja rakud. Putukate munarakkudel
- Kolmandased – tekitab munajuha. Lubikest ehk munakoor ja valkkest ehk munavalge

Vakuoolide süsteem päristuumses rakus

Vakuoolid on kõikides päristuumsetes rakkudes. Nad on membraaniga ümbritsetud raku mahutid, mis tekivad tsütoplasma võrgustikust
Taimerakkude vakuoolid:
Noores rakus mitu vakuooli . Vanemas üks suur keskkvakuool, mis täidab kogu raku. Ülesanded noortes taimerakkudes:

Toitainete säilitamine

Vee säilitamine

Siserõhu tekitamine
Ülesanded vanemates taimerakkudes:

Jääkainete kogumine

Mürgiste ainete kuhjumine

Vesilahustuvate pigmentide kogunemine – autotsüaanid ( peet , mustikas )

Teatud taimevakuoolidesse koguneb piimmahl

Vanemates taimerakkudes hüdrolüüsiprotsessid
Loomarakkude vakuoolid:
Nad on väiksed. Neid on vähe. Sisaldavad lipiide.

Noortes rakkudes täidab varuainelist ülesannet
Vanemates rakkudes ladestusfunktsioon

Seenerakkude vakuoolid:

Tavaliselt mitu keskmise suurusega vakuooli
Sisaldavad varulipiide

Protistide vakuoolid:

Seedevakuoolid – lüsosoom/ toitekublik
Sekretoorsed vakuoolid ehk tuikekublikud. Eemaldab kehast liigset vett ja soolasid

Tubulaarne süsteem päristuumsetes rakkudes

Koosneb paljudest alaosadest:

Mikrofilamentum - diameeter 7nm ( aktiin / müosiin)

Vahepealsed filamendid – diameeter 10nm ( lamiin )

Mikrotuubulid/ mikrotorukesed – diameeter 25nm (tubuliin)

1-3 koos moodustavad tsütoskeleti. Rakutsütoskelett on valkudest koosnev paindlik sisetoes . Tema ülesanded:

Annab loomarakule kuju

Võimaldab membraani sisse- ja väljasopistumist (amööb, fagotsüüt)

Tsütoskelett fikseerib rakustruktuure

Tsütoskelett tagab tsütoplasma ringliikumise

Tagab seoseid eri rakustruktuuride vahel

Kujutab endast vastavate valkude varu jagunemisel

Viburid – Suhteliselt pikad ja jämedad rakustruktuurid, kuid rakutasandil on neid vähe. Viburid koosnevad tubuliinist (mikrotorukestest). Neil on korrapärane siseehitus. Viburid esinevad:

Viburloomadel (maksalutikas)

Viburid esinevad paljunemisrakkudel

Ripsmed – korrapärane siseehitus, aga viburitest eristab:

Viburitega võrreldes 10x lühemad ja peenemad

Neid on oluliselt rohkem

Ripsmete talitlus on kooskõlastatud (nt. ripsloomadel, ripsepiteel )
Viburite ja ripsmete funktsioon:

Tagada raku liikumine
Tagada raku lähikeskkonna muutus
Liikumatud ripsmed võivad olla retseptorid

Tsentrioolid – 2 tsentriooli = 1 tsentrosoom . Tsentrioolid koosnevad mikrotuubulite kogumitest, mis organiseeritud põhimõttel 9x3. Teine tsentriool on esimesega tavaliselt risti paigutatud. Tsentrioolid esinevad loomarakkudes ja osades seenerakkudes ja nende Ülesanne on organiseerida kromosoomide jaotust raku jagunemisel

Sisaldiste süsteem päristuumsetes rakkudes

Sisaldised (inklusioonid):

Toitelised – erinevad orgaaniliste ühendite kogumid (tärklis, glükogeen, inuliin, valgud)

Kaitselised sisaldised:

Taimedel oblikhape . Kaitseb kolmel viisil:

Hapu maitse
Kaltsiumi sidumine
On mürgine

Melaniin ( pigment ) kaitseb:

UV-kiirguse eest:
- Peegeldab kiirgust tagasi
- Hajutab kiirgust
- Neelab kiirgust
- Nõrk antioksüdant
Melaniini toodavad melanotsüüdid ja melaniini eritatakse pigmendikogumitena

Rakusisesed sisaldused – sisekasutuseks
Rakuvälised – transporditakse rakuvaheruumi või teistesse rakkudesse

Topeltmembraansed rakustruktuurid:

Mitokondrid

Kloroplastid

Rakutuum

Miktokondrid

Ehitus: 2 membraani, 2 ruumi. Välis- ja sisememebraan. Esimene ruum on välis- ja siseruumi vahel. Teine ruum on sisemembraani sees. Mitokondri sisemembraani üksused – kristad. Mitokondri sisemembraanistikus on pigmendid – tsütokroomid. Valguline vesilahus – mitoplasma. Mitokondrites oma DNA, RNA, valkude süntees.
Mitokondri põhiülesanne: Hingamine raku tasandil – toitainete reageerimine hapnikuga ensüümide kaasabil, mille käigus järk-järgult vabaneb energia ja tekivad vesi ning süsihappegaas. Rakulise hingamise esmaprodukt H2O. Teine ülesanne: ATP süntees.
Mitokondrite arv: Teatud juhtudel neid üldse pole. Tavaliselt mõnisada.
Tegurid, mis mõjutavad mitokondrite arvu rakkudes on:

Raku suurus

Raku füsioloogiline aktiivsus, energiavajadus

Raku varustatus hapnikuga
Paljunemine:

Pooldumine

Pungumine

Ühe vana mitokondri sisse moodustub 2-3 uut
Päritolu: Indiviiditasandil ema mitokondrid. Mitokondreid vaadeldakse, kui kunagi vabalt elanud aeroobseid baktereid, kes läksid elama teistesse rakkudesse

Kloroplastid

Ehitus: 2 membraani, 2 ruumi. Välismembraan ja sisemembraan. Ruumid samad. Sisemembraani elemente nimetatakse tülakoidideks. Tülakoide on 2 tüüpi. Sisemembraanistikus paiknevad pigmendid:

Põhipigmendid (klorofüllid)

Abipingmendid ( karotenoidid )
Kloroplast on seest täidetud valgulise vesilahusega e stroomaga. Oma DNA, RNA-d, ribosoomid, oma valkude sünteesisüsteem.
Ülesanne: Põhiülesanne fotosüntees. Valgusstaadiumi eest vastutab sisemembraanistik pigmentidega. Pimestaadiumi eest vastutab strooma ensüümidega.
Arv: Kloroplastid esinevad vaid valgusele eksponeeritud taimerakkudes. Arv paarikümnest kuni sajani. Kloroplastide arv sõltub:

Lehtede valgustatusest

Koetüübist

Rakkude suurusest ja füsioloogilisest aktiivsusest (fotosüntees)
Paljunemine. Kloroplastid tekivad:

Proplastiididest (väikesed väljakujunemata plastiidid)

Teistest plastiididest:

Kromoplast → kloroplast
Leukoplast → kloroplast (kartulimugulad valguse käes)

Paljunevad ka pooldumise teel
Päritolu: Pooldatakse endosümbioosi hüpoteesi, kusjuures kloroplaste vaadeldakse kunagi vabalt elanud autotroofsete rakkudena, mis asusid elama teistesse rakkudesse.
Kromoplastid : Sisaldavad karotenoide, ksantofülle. Täidavad signaalset funktsiooni. Sisaldub:

Viljades

Säilitusjuurtes

Üksikutes õites õistaimedel
Kromoplastide pigmendid on tugevad antioksüdandid. Antioksüdantne efekt avaldub pigmentide koostoimel.
Leukoplastid – sisaldavad varuaineid (tärklis, valgud). Paiknevad taime säilitusorganis

Rakutuum

…päristuumse raku keskne struktuur, mis:

Vastutab raku paljunemise eest

Juhib raku elutegevust
Tuumade arv:

Teatud eluetapis rakus tuuma ei ole

Ühes rakus 1 tuum (imetajate erütrotsüüdid)

Ühes rakus 2 tuuma (kingloom)

Ühes rakus palju tuumasid:

Vöötlihaskoe ja südamelihaskoe rakud
Hulktuumsed ripsloomad

Tuuma kuju ja mõõtmed – tavaliselt ümarad või ovaalsed. Tavaolukorras moodustab tuum rakust 10-20%. Erandid on sugurakkude hulgas
Ehitus – tsütoplasmast eraldab tuuma tuuma ümbris. Tegemist on membraanse struktuuriga
Tuuma ümbris koosneb:

2 membraanist ja nende vahele jäävast õõnest

Tuuma ümbrises on boorid. Boorides on kontrollivad kompleksid, mis reguleerivad ainete liikumist tuuma ja tsütoplasma vahel. Boorkompleksi läbivad vastava signaaljärjestusega molekulid
Ülesanded: Tsütoplasma eraldamine karüoplasmast
Rakutuumas esinevad tuumakesed (1-3). Ajutised moodustised. Raku jagunemisel kaovad. Tuumakeses on geenid, mis määravad rRNA sünteesi. Mida aktiivsem rakk, seda rohkem tuumakesi.

Kromosoomid

…isekordistuvad molekulkompleksid, mis koosnevad DNA-st, RNA-st, erinevatest aluselistest ja happelistest valkudest.

Ühekromatiidiline kromosoom – sisaldab 1 DNA molekuli
Kahekromatiidiline kromosoom – 2 identset DNA molekuli. Kromosoomid tekivad enne raku jagunemist. Raku jagunemise käigus. Lahknevad kaheks ühekromatiidiliseks kromosoomiks .

Kromosoomide jaotumisviisid:

Autosoomid – eri soopooltel ehituselt, kujult, arvult sarnased (inimesel 44)

Sugukromosoomid – eri soopooltel ehituselt, kujult, sarnased. Sugukromosoomid on kõikides rakkudes.
Homoloogilised kromosoomid – kromosoomide paar, millest üks saadud ühelt vanemalt, teine teiselt ja milles tunnuseid määravate geenide järjestus sama
Kromosoomistik – liigiomane kromosoomide arv rakkudes. Väikseim kromosoomide arv 2 (naaskelsaba), suurim 1500 (sõnajalgtaimed), imetajatel 7-106
Kromosoomistiku puhul on oluline kromosoomide kordsus:

Haploidsus – kõik kromosoomid rakus ühes korduses (tähis – n). See iseloomustab teatud keharakke (Hallitus, sammaltaimed , bakterid, sugurakud)

Diploidsus – 2n – kromosoomistik rakkudes esineb kahes korduses (üks osa isalt, teine emalt). Iseloomustab kõrgemate organismide keharakke.

Polüploidsus – rakkudes kromosoomistik esineb 3-10x. Iseloomustab taimi.

Tsütoplasma

…vesilahustel põhinev raku sisekeskkond , mis sisaldab:

Anorgaanilisi ühendeid (vesi, soolad , ioonid)

Orgaanilisi ( happed , süsivesikud, valgud, nukleotiidid , nukleiinhapped, lipiidid , pigmendid)
Tsütoplasma ülesanded:

Seob raku tervikuks

On ainevahetuskeskkonnaks

On varuainete talletamiskoht

Jääkide kogumiskoht

Pidevas ringliikumises ja see võimaldab raku mõõtmete potensiaalset suurendamist

Ribosoomid

…molekulkompleksid, mis koosnevad 2 ehitusüksusest ja sisaldavad ribosoomi, RNA ja valkude molekule. Esinevad mitokondrites ja tsütoplasmas.

Taime-, looma- ja seeneraku võrdlus

Tunnus
Taimerakk
Seenerakk
Loomarakk

Rakukest

+ koosneb tselluloosist, ligniinist
+ koosneb kitiinist, mannaanist
Keharakkudel puudub, munarakkudel esineb. Koosneb lubisooladest, valkudest
Varusüsivesik
Tärklis, inuliin
Glükogeen
Glükogeen
Vakuoolid
1 suur keskvakuool
Mitmed väiksed lipiidivakuoolid

Plastiidid

Esineb. On 4 tüüpi
Puudub
Puudub
Tsükliline alkohol (membraanis)
Fütosterool
Ergosterool
Kolesterool
Tsentrioolid
Puuduvad
Osades on, osades ei
Esinevad
Põhipigment
Klorofüll
Väga palju erinevaid
Melaniin
Talituslik võrdlus:
Tunnus
Taimerakk
Seenerakk
Loomarakk

Ainevahetustüüp

Autotroofne
Heterotroofsed
Toitumisviis
Osmootne, adsorptiivne
Osmootne, fago- ja pinotsütoos
Vitamiinide sünteesi võime
Väga hea
Hea
Puudulik
Raku jagunemine koekultuuris kunstlikes tingimustes
Piiramatud . Sobivates tingimustes organogees
Piiramatud
Piiramatud. Ainsana jag piiramatult halvaloomulised kasvajarakud
Eel- ja päristuumsete rakkude võrdlus:
Tunnus
Eeltuumne
Päristuumne

Rakutuum

Selgelt eristunud tuum puudub
Teatud elujärgus selgelt eristunud tuum esineb
Kromosoomid
Üks rõngaskromosoom
Palju lineaarseid kromosoome
Sisemembraanistik
Sisuliselt puudub. Erandiks mesosoomid
Esineb mitmekülgsel kujul
Tsütoskelettt
Puudub
Esineb
Topeltmembraansed rakustruktuurid
Puuduvad
Esinevad
Rakukest
Esineb. 2 variatsioonis koosneb peptiidoglükoonist, harva tselluloosist
Koosneb süsivesikutest
Tüsklilised lakoholid membraanis
Puuduvad, aint mükoplasmadel on
ON!
Viburi ehitus
Korrapäratu
Korrapärane
Raku tüüpide arv
Kuni 10
Ligi 500
Geeni järjestused
Pidevad
Katkendlikud
Talitluslik võrdlus:
Tunnus
Eeltuumsed
Päristuumsed

Jagunemine

Amitoos
Mitoos , harva amitoos
Jagunemise kiirus
Kiirem, 20-30 min
Aeglasem , 1-3h
Muutlikkuse sagedus
Väiksem
Suurem
Mutatsiooni avaldumine
Avalduvad kõik
Avalduvad dominantsed või retsessiivsed
Ainevahetuslike protsesside kiirus
Kiiremad
Aeglasemad
Oksüdeerija kasutamine
Sulfaadid , nitraadid, O
Ainult O
Anaeroobsus
Range ja fakultatiivne
Fakultatiivne
Endosümbiontide esinemine
Puudub
On
Levikupiirid biosfääris
Ulatuslikumad
Vähem ulatuslikumad
Evolutsioneerumine
Varem
Hiljem

Paljunemine 15.12.08

Suguline

Mittesuguline

Vegetatiivne . Ühest rakust lähtuvalt:

Mitoos

Amitoos

Pungumine

Hulgijagunemine

Eoseline
Vegetatiivne paljunemine lähtuvalt hulkraksest struktuurist:
Loomariik :

Pooldumine – piki või risti ( ripsussid , hulkharjasussid)

Pungumine (hüdra)

Fragmentatsioon – vanemorganismi keha jaguneb iseeneslikult kaheks või enamaks osaks ja nendest tulevad uued organismid

Pedogenees – vastses tekib omakorda terve hulk teist järku vastseid , millega tagatakse vegetatiivne paljunemine

Polüembüonid – ühe munarakumitmiku teke
Vegetatiivne paljunemine taimeriigis:

Vegetatiivne paljunemine vegetatiivsete organitega

Paljunemine juurtega ( kirss )

Paljunemine lehtedega (begoonia)

Paljunemine võsudega (sõstrad)

Paljunemine võsunditega

Paljunemine sigitaimedega

Vegetat paljunemine toimub ka muundunud võsudega:

Sibulad (tulp)

Mugulad (kartul)

Risoomi abil ( orashein )
Vegetatiivne paljunemine seeneriigis:

Seene hüüfitükikestega

Veg paljunemine seeneniidistiku osadega
Vegetatiivse paljunemise bioloogiline eripära:

Kõige ürgsem paljunemisviis

Vajatakse vaid 1 vanemorganismi

Järglased saadakse kiiresti

Teatud juhtudel on järglaskond arvukas

Üldjuhul on järglased omavahel ja vanematega geneetiliselt identsed. Nad moodustavad klooni

Harva esineb pärilik muutlikkus. Selle allikaks on mutatsioon keharakkudes

Evolutsioneerub aeglaselt, pärilik muutlikkus aeglane
Rakutsükkel, mitoos (rakutsükkel = interfaas + mitoos)

Interfaas – ajavahemik, mis jääb kahe rakujagunemise vahele
Mitoos – päristuumse raku jagunemisviis, mille tagajärjel tekivad sama ploidsusega geneetiliselt identsed rakud. Mitoos jag tinglikult kaheks:

Karüokinees e tuumajagunemine

Tsütokinees e tsütoplasma jagunemine
Profaas :

2-kromatiidilised kromosoomid pakitakse transportvormi

kaob tuumaümbris

kaob tuumake
Metafaas:

2-kromatiidilised kromosoomid paigutuvad raku keskossa

kromosoomide arv on selgelt eristatav
Anafaas :

Toimub 2-kromatiidiliste kromosoomide lahknemine . Poolustele jõuavad 1-kromatiidilised kromosoomid
Telofaas :

Algab 1-kromatiidiliste kromosoomide lahtipakkimine

Toimub tuumaümbriste kujunemine

Ilmnevad tuumakesed tuumadesse

Algab tsütokinees
Inimese keharakk :
Kromosoomide arv
DNA molekulide arv
61
46
46
S lõpp
46
92
62
46
92
Pro
46
92
Meta
46
92
Ana lõpp
92
92
Telo
2x 46
46
Tsütokinees:

Kestaga rakkudel – kahe tulevase raku vahele tekib vaheplaat, millele mõlemalt poolt ladestuvad rakukestad . Rakumembraan nöördub keskele, membraani osad kohtuvad ja 2 rakku eraldub
Mitoosi bioloogiline regulatsioon – Organism kontriollib rakkude jagunemist:

Regellatsioon ööpäevase rütmiga

Neurohumoraalne – teatud hormoonid, närvid kiirenduvad, teatud aeglustuvad

Valkudega

Mitoosi kiirendavad kasvufaktorid

Aeglustavad kaloonid
Mitoosi bioloogiline tähtsus:

Suureneb rakkude arv, organism kasvab

Surnud, vigastatud, hukkunud rakkude taastumine

Pärilikult identsete rakkude teke

Teatud juhtudel paneb mitoos aluse rakkude eristumisele
Eoseline e sporogeenne paljunemine – toimub seentel, eostaimedel. Esineb:

Hallikutel e alamatel seentel

Eosed sporangiumis e nutis – korraga vabanevad kõik eosed

Eosed lülistunud kandjatel e koniidikandjatel

Kübarseentel e kõrgematel seentel
Kübarseened:

Kottseened – eosed valmivad rakusiseselt eoskotis. Eoskotis on 4-8 eost

Kandseened – moodustuvad eosed rakuväliselt e tipmiselt rakkude otsajätketes. 1 rakk moodustab 4 eost. Eoseid moodustavad rakud annavad eoslava:

esineb eoslehekestena (nt. riisikad , pilvikud)

esineb eostorukestena ( puravikud )

eoslava võib esineda ogajate narmastena (narmikud, põdramokk)

Eostega paljunemine eostaimedel

Sammaltaimed:

juurte asemel risoidid
lehed ja vars – haploidsed

Eostega paljunemise bioloogiline eripära:

eosed on erilised 1-rakulised struktuurid

eosed levivad hõlpsalt õhu ja veega

eoste idanemisvõime säilib kaua (tuhandeid aastaid) sest paksud kestad, vähe vaba vett

eostel esineb pärilik muutlikkus 2 tasandil:

mutats eostes

geenide ümberkombineerumine spoorse meioosi käigus
Suguline paljunemine. Erijuhud:
I. Partenogenees – neitsisigimine – organismi areng viljastamata sugurakust. Esineb taimedel, selgrootutel, selgroogsetel, teatud kalkunitõugudel. Partenogeneesi bioloogiline tähtsus:

Levib hõredates väheasustatud piirkondades, kus teise soopoole kohtamine vähetõenäoline

Võimaldab olulist energeetilist kokkuhoidu paaritumise arvelt

Võimaldab liigil eksisteerida vaid emastena

Võimaldab kiiret põlvkondade vaheldumist soodsates tingimustes

Ühiselulistel putukatel võimaldab keerukaid rollijaotusi
Partenogeneesi tagajärjel enamasti haploidsed, kuid esineb ka diploidseid
II. Günokenees – toimub viljastumine , kuid uue isendi areng lähtub munaraku infost. Sperma on ainult arengu aktivaatoriks. Günokeneesi tagajärjel tekivad emased isendid
III. Androgenees – toimub viljastumine, kuid uus isend areneb spermi info baasil, munarakk on vaid arengukeskkond.

Sugurakkude valmimine inimesel

Spermatogenees (inimese näited):

Toimub munandites > väänilistes seemnetorudes > spermatogeensetes epiteelides
Algab looteeas munandite algmete eristumisega , siis pidurdub ja taaskäivitub suguküpsuse saabumisega. Häirete puudumisel kestab elulõpuni
Tüski kestvus: ajavahemik eelrakust spermide tekkeni (meestel 70-80 päeva)
Spermatogeneesi kulg

Eritingimused:

keha temperatuurist 2-3 C madalam temp. Saadakse:

munandid laskuvad kõhuõõnest munandikotti

eriline verevarustus – verd toovad ja viivad veresooned on tihedas kontaktis

spermid on kehavõõrad rakud ja ei tohi otse kokku puutuda verega. Immuunsüsteem hävitab spermid ja neid tootva epiteeli

spermid on pidevalt uustekkelised rakud
Häired:

Liiga vähe sperme spermas:
- Kõrge temp
- Põletikulised protsessid
- Häiritud verevarustus (istub eluviis)
- Naissuguhormoonide või nende analoogide tarbimine
- Stress, elukoht
- Mehed, kui nõrgem sugupool

Spermatogeneesi tulem – ühest tekib 4 spermi.
Ovogenees :

Koht: toimub naise organismis paarilistes munasarjades
Algus-lõpp: algab looteeas. Looteeas ovogenees seiskub ja taaskäivitub suguküpsuse saabumisel. Suguküpsus lõpeb menopausi /klimakteerumisega (vanus 50/55)
Tsükli kestvus: ajavahemik ühest ovulatsioonist teiseni (28 päeva)

Eritingimused:

Eelrakud sünnist saadik olemas. Neid juurde ei tule

Ovogenees ei kesta elulõpuni – mida vanem naisterahvas , seda rohkem mutatsioone munarakkudega toimunud

Ühest eelrakust 1 munarakk:

Välditakse mitmikrasedusi

Toitained koonduvad ühte rakku

Viljastatakse meioosis olev munarakk
Häired: põletikulised protsessid munasarjades; mikrobioloogilised põletikud; meessuguhormoonide kasutamine
Tulem: 1 munarakk ja 3 polotsüüti, kes hukkuvad
Meioos – rakkude jagunemise viis, mille käigus kromosoomide arv väheneb poole võrra; pärilikkusstruktuurid kombineeritakse ringi. Enne meioosi on rakkudes DNA kahekordistunud

I profaas:

Kahekromatiidilised kromosoomid pakitakse transportvormi

Homoloogilised kromosoomid seostuvad paariti omavahel. Üks homoloog on alati saadud emalt, teine isalt

Moodustuvad 4-kromatiidilised struktuurid, kus eri vanemate homoloogide vahel toimub vastastikune osade vahetus

Sellega tagatakse kombinatiivse muutlikkuse esimene alatasand – organismis kombineeritakse ringi vanemate gen materjal sugurakkude jaoks

I metafaas: 4-kromatiidilised struktuurid paigutuvad raku keskossa. On seotud ristsiirde toimumiskohtades
I anafaas: toimub 4-kromatiidiliste kromosoomide lahknemine. Poolustele jõuavad ümberkombineeritud 2-kromatiidilised kromosoomid. Lahknemine on sõltumatu. See toimub kahendfaasis iga kromosoomipaari jaoks eraldi. Iga kromosoomipaari lahknemine on sõltumatu sündmus kahendsüsteemis. Sellega tagatakse kombinatiivse muutlikkuse teine alatasand
I telofaas: 2-krom kromosoomid pakitakse osaliselt lahti. Tekivad tuumaümbrised ja rakk jagatakse kaheks. I ja II jagunemise vahele jääb lühike kontrollperiood
II jag profaas: rakkudes on 2-krom kromosoomid transportvormis
II metafaas: 2-kromatiidilised kromosoomid paigutuvad rakkude keskossa
II anafaas: rakkudes toimub 2-krom kromosoomide lahknemine ja poolustele jõuavad 1-kromatiidilised
II telofaas: 1-kromatiidilised kromosoomid pakitakse lahti moodustunud tuumad ja rakud jagunevad

Meioosi bioloogiline tähtsus:

Tekivad haploidsed rakud

Ühest rakust tekib 4

Tagatakse kombinatiivne muutlikkus

Ovogeneesi käigus saab parandada DNA vigu. Vigased geenid suunatakse polotsüütidesse
Meioosivormid:

Gameetne meioos – tagab haploidsete sugurakkude tekke

Spoorne meioos – tagab haploidsete eostaimede tekke

Sügootne meioos tagab haploidsete keharakkude tekke

Sugurakud

Sugurakkude omadused:

Haploidsed

Neis on muutunud tuumatsütoplasma suhe (spermides 1:1, munarakus 1:1000)

Ei jagune

Allasurutud ainevahetus

Kehavõõrad rakud

Vabad rakud – ei kuulu ühegi koe koostisesse

Sugurakkude eri osade bioloogiline väärtus ja saatus on erinevad

DNA väga tihedalt kokku pakitud

Spermid

Ehitus: pea, keha, saba

Peas:
- Tuum (tuumas kromosoomid)
- Veidi tsütoplasmat
- Muundunud Golgi kompleks e akrosoom, mis sisaldab lõhustavaid ensüüme
Kehas: mitokondrid – ligi 10
Saba e tüüpiline päristuumse raku vibur. Sõudev liikumine
Inimesel üks vibur
Kaks viburit ( opossum )
Ilma viburita (puukidel)
Liitsperm

Munaraku ehitus

Eripära:

Kestade olemasolu

Isel varuainete kogum e rebu
Rebu:

Hulk – munad jag 4 rühma:

Minimaalselt rebu

Väga vähe rebu

Keskmine rebuhulk

Hästi palju rebu

Paigutuse alusel

Rebu ühtlaselt üle raku

Rebu munaraku keskel

Rebu munaraku ühes otsas

Rebu kesk- ja ääreosa vahel
Viljastamine – spermi ja munaraku ühinemine, millele järgneb spermi ja munaraku tuumade ühinemine ja genoomide kombineerumine

Kehasisene: koht – suguteedes, energeetilised kulud väiksed, tõenäosus suur

Kehaväline: koht – vees, energ kulud – väga suured, tõenäosus – väike
Monospermid – munarakku siseneb ja tuumade ühinemises osaleb 1 sperm
Polüspermid – munarakku siseneb ~1000 spermi, tuumade ühinemisel osaleb 1 ülejäänud lagundavad rebu
Koht: munajuhas
Spermide eluiga: ~kuni 72h
Munarakk: ~kuni 36h
Viljastus : 13…14%
Mendeli II seadus: Heterosügootide ristamisel antud alleeli barjääri suhtes ilmneb järglaspõlvkonnas lahknemine. Fenotüübi suhtes 3:1, genotüübi suhtes 1:2:1
Alleelide koostoime:

Intermediaarsus /semidominantsus – tunnuste vahepealne avaldumine

Kodominantsus – korraga avalduvad mõlema vanema tunnused
Monohübriidsed tunnused inimestel:
Tunnus
Dominantsus
Retsessiivsus
Tedretähnid
Olemasolu
Puudumine
Põselohud
Olemasolu
Puudumine
Huulte paksus
Paksud
Õhukesed
Juuste kasvupiir laubal
v-tähe kujuline
Sirge
Kõrvanibu asend
Vabalt
Kokkukasvanud
Juuste värv
Brünett
Blond
Blond
Punapäisus
Nina kuju
Kongus
Sirge
Käelisus
Parem
Vasak
Nägevus
Lühinägev
normaalne
Paariliste tunnuste puhul võib esineda kimäärsusnähe. Selle põhjuseks on 1 tunnuse mitteavaldumine samas süsteemis (põselohk ainult 1 põsel)
Mendeli III seadus:

Värvusgeen A – kollane, a – roheline

Seemnepinna kujugeen B – sile, b – krobeline
P: AABB x aabb
Kollane sile roheline krobeline
Sugurakud – kõik alleelid ühes korduses
Sugurakud AB x ab
F1: Aa Bb x Aa Bb
Kol. sile kol. sile
(Tõestab Mendeli I seadust)
- Kõik alleelid 1 korduses ja kõik kombinatsioonid AB Ab aB ab
Penneti võrgustik:
AB
Ab
AB
Ab

AB

AABB / kol. s
AABb / k. s.
AaBB / k. s.
AaBb / k. s.
Ab
AABb / k. s.
Aabb / k. k.
AaBb / k. s.
Aabb / k. k.
aB
AaBB / k. s.
AaBb / k. s.
aaBB / r. s.
aaBb / r. s.
ab
AaBb / k. s.
Aabb / k. k.
aaBb / r. s.
aabb / r. k.
Rohelised 4 (1:3) krobelised 4
Kollased 12 siledad 12
Dihübriidne ristamine on nagu 2 monohübriidset ristamist
(3:1)(3:1)=9(kol. sil.):3(k. s.):3(r. s.):1(r. k.)

Mendeli III seaduse sõnastus:

Polüheterosügootide omavahelisel ristamisel kuj järglaspõlvkonnas nende tunnuste kõikvõimalikud kombinatsioonid, kusjuures 1 alleelipaari lahknemine ei mõjuta teise alleelipaari lahknemist. Mendeli 3. seadus on piiratud kehtivusega . St. iga vaadeldav geen peab olema erinevas kromosoomis.
Geenide koostoime:

Komplementaarsus – kahe või enama geeni koostoimes tekib täiesti uus tunnus

Epistaas – kahe geeni koostoimes kaob ühe geeni poolt määratud tunnus

Duplikaatsus – 2 geeni mõjuvad ühele tunnusele samamoodi

Mitu geeni määravad ühte ja sama tunnust samasuunaliselt , kuid tunnuse kujunemine sõltub määravate geenide arvust (polümeersus)

Modifitseeriv – regulaatorgeeni geenid mõjutavad struktuurgeeni geenide avaldumist
Mendelismi põhiseisukohad:

Lähtevanemad peavad olema homosügoodid

Järglaste arv peab olema piisavalt suur

Kõikide isendite eluvus peab põlvkonniti olema erinev

Vaadeldavaid tunnuseid määravad geenid peavad asuma eri kromosoomides põhimõttel: ühes kromosoomis 1 vaadeldav geen

Mendelism ei vaatle kromosoomide ristsiiret. Uued geenikombinatsioonid moodustuvad tänu:

Kromosoomide sõltumatule lahknemisele meioosi I anafaasis

Sugurakkude ühinemisele viljastumisel

Aheldunud pärandumine, geenivahetus

Thomas Morgani uurimisobjektiks äädikakärbsed. Väga hea gen uuringute objekt, sest:

Vähe kromosoome

Selgelt eristuvad tunnused

Geenid on kaardistatud

On lihtne ja odav pidada

Pealjunevad kiiresti

Põlvkonnas palju järglasi

Geno - ja fenotüübiliselt väga läbiuuritud

Tänapäeval kasut gen arengubioloogias ja popul geneetikas

Kromosoomiteooria põhiseisukohad:

Geenide koospärandumine pole absoluutne, see rikutakse meioosis krossingoveri käigus
Mida lähemale on geenid kromosoomis üksteisele, seda suurem on nende koospärandumise tõenäosus
Mida kaugemal on geenid kromosoomis üksteisest, seda suurema tõenäosusega geeni vahetuse käigus lahknevad

Aheldunud pärandumise biol tähtsus:

Välditakse kõikvõimalike geenikombinatsioonide sh ka kahjulike teket

Säilit need geenikombinats, mis bioevolutsioonis on end õigustanud

Koos päranduvad geenid, mis määravad sama valgu erinevate ehitusüksuste sünteesi
Geenivahetus:

Tagatakse olemasoleva päriliku materjali baasil uute geenikombinats tekke. Iga isendi kõik sugurakud on erineva pärilikkusega

Geenivahetus tagab ulatusliku päriliku muutlikkuse suguliselt paljunevate isendite populatsioonis, see omakorda kaitseb nakkushaiguste eest. Nt ka suurte epideemiate ajal ei sure kõik isendid

Materjal looduslikule valikule, mis tagab kiire evolutsioneerumistempo
Soo geneetika :
Erisoolisust saab määrata:

Keskkonnaga – keskkonnategurid mõjutavad vastavate geenide avaldumist/mitteavaldumist:
Taimed:

Sugu määratakse valgustatusega:

Hea valgustatus – arenevad emased
Halb valgustatus – arenevad isased
Vahepealne – liitsugulised

Temperatuuriga: Loomad – roomajad. Liigist sõltuvalt 7 kombinats. Kui munad kooruvad temp vahemikus:

28-32 C – isased, emased
soojemaga emased
jahedamaga isased

Soo määramine keskkonnaga kätkeb endas riske

Ploidsus : nt. mesilased (isased- lesed – n, emased – töölised + ema – 2n)

Sugu määratakse sookromosoomidega

Süsteem xx/x – ühel soopoolel 1 kromosoom vähem

Süsteem zz/zw – ei seostu sugukromosoomide kujuga. Kasutusel lindudel. Ühesugused sugukromosoomid isastel, erinevad emastel

Süsteem xx/xy – imetajatel, kahepaiksetel, kaladel – emastel xx, isastel xy
Esmased sugutunnused :

Eristunud sugunäärmed (nt muna- ja seemnesarjad)

Suguelundid
Sekundaarsed sugutunnused: kujunevad sugulise küpsuse perioodil suguhormoonide toimel.
Tunnus
Emane
Isane

Lihasmass

Väiksem
Suurem
Rasva%
Suurem
Väiksem

Vee hulk

Väiksem
Suurem
Keha proports:

Õlad

Kitsam
Laiem
Puusad
Laiemad
Kitsamad
Kõrisõlm
Varjatum
Eenduvam
Hääle diapasoon
Laiem kõrgemate helide puhul
Laiem madalamate helide puhul
Toruluud
Lühemad, kitsamad
Pikemad , jämedamad
Agressiivsus
Väiksem
Suurem
Alalhoidlikkus
Suurem
Väiksem
Stressitaluvus
Suurem
Väiksem
Soopoole tugevus
Tugevam
Nõrgem
Soo määramine inimesel. Vajalik sest:

Ajateenistuskohustus

Peresuhete loomiseks

Spordis
Määratakse:

Suguelundite baasil

Barney kehake (XX olemasolul 1 Barney kehake)

Y-kromosoomi määramine

DNA analüüsil (1991 Nagano)

Naised, kel on androgenitaalsündroom. Naised, kel on organismis kõrge meeshormoonide tase

Muutlikkus:

Pärilik
- Mutatiivne
- Kombinatiivne
  - Homoloogiline
  - Mittehomoloogiline
Mittepärilik

Mutatsioonilist muutlikkust iseloomustab mutatsioonide olemasolu

Mutatsioon – juhuslik muutus kromosoomide ehituses või arvus
Mutant – indiviid, kes esineb mutatsioon:
- Varjatult
- Avalduvalt
Mutageen – tegur, mis eelistatult põhjustab mutatsioone. On kvalitatiivse toimega. Ka väga väike kogus mutageeni võib mutatsiooni põhjustada

Mutageenid :
Bioloogiline
Keemiline
Füüsikaline

Iseeneslikud vead DNA sünteesis

Viirused

Alkaloidid

Mükotoksiinid
Vesi, osoon; asbest ; tugevad alused, happed; N-ja P-org ühendid; kemikaalide mittesihipärane kasutamine tervise tasandil

Radioakt kiirgus

Uv-kiirgus

Nähtav valgus

Infrapunakiirgus

elektromagnetkiirgus
Kantserogeen – põhjustab halvaloomuliste kasvajate teket
Supermutageen – väga väikestes kogustes 100% tõenäosusega tekitab mutats
Geenmutatsioonid (punktmutats.) – muutused, mis haaravad DNA-s ühte nukleotiidi või nukleotiidipaari. Neid muutusi on 4 tüüpi:

nukleotiidipaari väljalangemine

kahekordistumine

asendumine

ümberpaiknemine
Geenmutatsiooni jaotus:

Dominantsed (üldjuhul alati avaldub tunnusena) ja retsessiivsed (avaldub vaid dominantse alleeli puudumisel
Retsessiivse mutatsiooni korral kaob vastav valk

Normaalne alleel ja mutantne alleel

Generatiivsed (mutats toimub sugurakkudes) ja somaatilised (toimub keharakkudes)

Spontaansed (iseeneslikud vead DNA kahekordistumisel) ja indutseeritud – mutageenide poolt esile kutsutud

Kasulikud (esineb suht harva) ja kahjulikud (eluvõime langus)

Mõtestatud mutatsioon (DNA tasandil aset leidnud muut peegeldub valgulises koostises) ja mõtestamata (DNA-s muutus toimub, kuid valku ei jõua)

Fenotüübilise objekti alusel:

Kasulikud

Nautraalsed

Kahjulikud – kõige rohkem

Surmavad

Mõju alusel tunnusele:

Tunnus kaob

Tunnus nõrgeneb

Tunnus tugevneb

Tekib uus tunnus
Kromosoommutatsioon – muutused krom struktuuris, mis haaravad korraga paljusid geene:

Muutub gen materjali hulk

Deletsioon – lõik kromosoomist langeb välja ja lagundatakse. Probleemid:

Materjali kadu

Tekivad häired mitoosis/meioosis

Duplikatsioon – lõik kromosoomis kahekordistub. Hädad:

Muutub geenidoosiefekt

Häired mitoosis/meioosis

Rõngaskromosoomid

Muutub gen materjali paigutus:

Inversioon – lõik kromosoomist eraldub, pöördub tagasi. Kõige leebem mutatsioon, millel avaldub 2 tagajärge:

Muutub geenide järjekord

Tekib uus naabrusefekt

Translokatsioon – lõik kromosoomist eraldub ja kandub teisele mittehomoloogilisele kromosoomile. Erand – üle kandub terve kromosoom (nt. Downi sündroom)

Isokromosoomid – geneetiliselt mitteaktiivsed
Genoommutatsioon – muutused kromosoomide arvus:

Kromosoomide arv suureneb:

Üksiku kromosoomi arv

Kõigi kromosoomide tasandil

Arv väheneb:

Ühe kromosoomi tasandil

Kõikide kromosoomide tasandil – väheneb kõikide kromosoomide arv. Kõrgemad organismid haploidsel tasandil eksisteerida ei saa
Genoommutatsioon:

Endomitoos – toimub DNA kahekordistumine, kuid ei järgne raku jagunemist. Eriti esineb taimedel

Viljastamises esineb diploidne sugurakk

Viljastamises esineb sugurakk, millest 1 kromosoom on kahes korduses

Viljastamises osaleb sugurakk, milles ühte poolt polegi

Vanemate sugurakkudes on eri arv kromosoome, sest vanemad kuuluvad eri liikidesse

Keharakkude ühinemine, hulktuumsete rakkude teke
Genoommutatsioonid on rohkem omased seentel ja taimedel kui loomadel
Mutatsioonide mõju vähendamine

Diploidse faasi suurendamine elutsüklis. Diploidses faasis mutats nii lihtsalt ei avaldu

Bakter on kogu elutsüklis haplofaasis
Sammaltaim – põhiliselt haploidses faasis
Sõnajalg – diploidses faasis
Inimene – diploidses faasis

Heterosügootsus – rajaneb diploidsusel. Surutakse retsessiivsed alleelid alla

Polügeensus – ühte tunnust määrab korraga mitu geeni

Regulaatorgeenide kasutus – kontrollivad mutatsioonide tekke kohti ja sagedust genotüübis. Suvalistes kohtades suvalisi mutatsioone ei teki

Pöördmutatsioonide olemasolu – taastub esialgne olukord

Valik – loodusliku valiku käigus mutantsed isendid üldjuhul elimineeritakse. Erandiks on suunav valik
Kombinatiivne muutlikkus:

Mittehomoloogiline – kombineeritakse erinevaid gen struktuure. Esineb põhiliselt bakteritel

Transformatsioon – bakter sureb, laguneb, DNA vabaneb, haaratakse uude baktrirakku

Transduktsioon – DNA ülekanne ühelt bakterilt teisele bakterviiruste vahendusel

Konjugatsioon – plasmiidide ülekanne ühelt bakterilt teisele
Mittehomoloogiline kombinatiivne muutlikkus esineb ka päristuumsetel – rändavad geenid:

Võivad liikuda ühelt organismilt teisele

Võivad liikuda ühe organismi piires
Homoloogiline – kombineeruvad sarnased analoogsed geneetilised struktuurid

Kromosoomide ristsiire meioosi I profaasis

Kromosoomide sõltumatu lahknemine I anafaasis

Genoomide ühinemine viljastumisel
Kombinatiivse muutlikkuse aste sõltub paljunemisviisist:

Vegetatiivsel paljunemisel puudub

Eoselisel paljunemisel esineb piiratud kujul – sugurakud valmivad mitootiliselt, meioos toimub eostega

Partenogenees – on kombinatiivne muutlikkus, kuid piiratud sugurakud valmivad meiootiliselt ja ära jääb viljastumine

Iseviljastumine – on kombinatiivne muutlikkus. Esineb kõikidel tasanditel. Piiranguks – seguneb sama geneetiline materjal.

Ristviljastumine – esineb kombinatiivne muutlikkus max määral
Modifikatsiooniline ehk mittepärilik muutlikkus on määratud genotüübi ja keskkonna koosmõjuna. Avaldub tunnustena:

Tunnused ei pärandu. Pärandub tunnuse kujunemise määr

Enamik tunnuseid võib elu jooksul muutuda sõltuvalt keskkonnamõjude muudust

Tunnuse muutuse määra nim reaktsiooninormiks. Reaktsiooninormi graafilist väljundit nimetatakse variatsioonireaks. Alati on igas valmimis kõige rohkem keskmiste tunnustega isendeid
Tunnuste jaotus:
I jaotus: Muutumatud – võrkkesta muster, sõrmejäljed, vererühmad

Väheses ulatuses – silmade värvus, juuksekarvade läbimõõt

Suures ulatuses – lihasjõud, kehamass
II jaotus:

Kahjulikud:

Arenguvead

Jäävad vigastused

Kasulikud:

Varjevärvuse muutumine sõltuvalt elukeskkonnast

Elujooksul omandatud teadmised
III jaotus:

Pöörduvad – tunnused, mis kaovad mõni aeg pärast neid esile kutsuva mõjuri lõppu

Pöördumatud – püsivad kogu elu
Taimede, loomade ja inimese modifikatsioonid:

Jõgikõõlusleht – iseloomulik erilehisus ehk heterofüllia – ühel taimel eri keskkonnas väga erinevad lehed. Vee sees on lineaarsed lehed, pinnas ujulehed , õhkjas keskkonnas odajad
Tunnuste muutus loomadel – nt himaalaja küülik – karva võrvus sõltub väliskeskkonna temperatuurist. Alla 0 C – kogu küülik hele. 15 C – värvuvad väljaulatuvad kehaosad
Tunnuste muutused inimesel – nt erütrotsüütide hulga suurenemine sõltuvalt O2 vähesusest. Nt aklimeeerumine kõrgmäestikus: 1. faas – hingeldamine , 2. faas – erütrotsüütide arvu suurenemine – mida kõrgemal, seda rohkem

Inimese geneetika uurib.. 18.12.08

Inimese pärilikkust

Tunnuste kujunemist

Inimese evolutsiooni

Pärilikke haigusi ja nende kompenseerimise võimalusi
Inimese geneetilisi uurimisi soodustab:

Andmed põlvnemise kohta ulatuvad mitme sajandi taha

Enamik pop isendeid on korrapäraste vaatluste ja uuringute all

Fenotüübiliselt kõige rohkem uuritud

Inimese geenid on kaardistatud

Ravimifirmad ja riigid toetavad suuri sõeluuringuid eesmärgiga leida pärilike haiguste riskifaktoreid

Uudishimu
Inimese geneetikat pidurdavad asjaolud :

Vähe järglasi

Aeglane põlvkondade vahetumine

Palju kromosoome

Paljud tunnused muutuvad suurtes piirides

Tahtlikult inimesi eristada ei tohi
Eugeenika – “tõuinimeste” aretus ehk inimese geneetika väärsuundumus. 2 väljundit:

Mittekohaste inimeste paljunemisvõime piiramine (kastreerimine)

Soodustada sobivate geenidega eelispaljunemist
Inimese geneetika meetodid:
I Sugupuu – tingmärkidega tähistatud isikute vahelised seosed läbi mitme põlvkonna. Sugupuu nüüdisaegsed kasutamise võimalused:

Võimaldab kindlaks teha geneetilise puude päritavustüübi (kas dominantne või retsessiivne vms)

Võimaldab ette ennustada haige lapse sünni tõenäosust

Igal konkreetsel juhtumil annab infot defektse geeni avaldumise aja suhtes
II Kaksikud:

Ühemunaraku kaksikud – üks sperm viljastab ühe munaraku, mis varastel staadiumitel jaguneb kaheks. Mida varem lahknemine toimub, seda rohkem on lootekestad lahus. Alati samast soost, identse genotüübiga. Erijuhtumiks : siiami kaksikud a mittetäielikult lahknenud kaksikud

Erimunaraku kaksikud – vabaneb 2 munarakku, mis viljastatakse eri spermidega ja areneb 2 sõltumatut embrüot. Geno- ja fenotüübiliselt arenevad nagu tavalised õed ja vennad. Erijuhtum: kaksikud, kel on erinevad isad
Kaksikute sünni sagedus:

Ühe munaraku kaksikute sünd on konstantne. See on omalaadne vegetatiivne paljunemine

Eri muna kaksikud, mille sünni sagedus sõltub väga paljudest teguritest ja muutub suurtes piirides. Sõltub:

Ajaloolisest suhtumisest. Aasia maades neg, Euroopas ükskõikne, Aafrikas väga neg või väga pos

Pärilik eelsoodumus – nii mehe- kui naisepoolne

Sünnitaja vanus

Rasestumisvastaste hormoonpreparaatide kasutamine, mis soodustavad hiljem polüovulatsiooni

Tänapäevane viljatusravi
Kaksikute kasutus inimese geneetikas:

Tuleb kindlaks teha, kas on ühe munaraku või erimunaraku kaksikud. Tehakse kindlaks:

Geneetiliste uuringutega

Vastastikuse nahasiirdamisega

Kasutatakse ühe munaraku kaksikuid ühsite genotüüpidega ja uuritakse, kuidas mõjutab keskkond tunnuste kujunemist:

Mida sarnasem on kaksikutel tunnus, seda suurem roll on pärilikkusel

Mida erinevam tunnus, seda suurem roll keskkonnal
III Tsütogeneetika – põhineb genoom - ja kromosoommutatsioonide tuvastamisel lähtuvalt rakkude uuringutest. Uuritakse:

Verd (leukotsüüte)

Naharakke

Punast luuüdi

Looterakke – sünnieelne diagnostika
IV Ekspressdiagnostika ehk sõeluuring – kõikide vatsündinute testimine teatud pärilike ainevahetuste häirete suhtes, mille puhul saab rakendada bioloogilisi kompensatsioonisüsteeme. Testi nõuded:

Odav

Töökindel

Nõuab vähe uuritavat materjali

Annab kiire vastuse

On lihtne analüüsida (töökindel)

Tavaliselt uuritavaks materjaliks veri (nabaväädist)
V DNA-analüüsid:

Isade ja emade tuvastamine

Hukkunute säilmete tuvastamine

Pärilike haiguste eelsoodumuste tuvastamine:

On vaja teada spetsiifilisi nukleotiidijärjestusi, millel põhineb haigusrisk

Vaja uuritavalt isikult DNA proovi

Seda DNA-proovi kordistatakse polümeraasi ahelreakstiooniga ja võrreldakse analüüsitava fragmendiga. Kui selgub , et uuritaval isikul vastav nukleotiidijärjestus on, siis esineb ka haigusrisk
VI Modelleerimine loomkatsetel:

Leida loomi, kes kannatavad samade pärilike haiguste all nagu inimesed

Transgeensete katseloomade valmistamine, mille baasil saab uurida pärilikke ja mittepärilikke haigusi
Inimese pärilikud puuded :

Genoommutatsioonid: Autosoomidega – 13., 18., ja 21. kromosoome kolmekordsus. Downi sündroomi tunnused: kõõrdsilmsus, silmalaugude vaje, poollahtine suu, pikk ja liikuv keel, peopesas üks ja võimas vagu, lühike kasv, lõdvad lihased, nõrk immuunsüsteem, siseelundite väärarengud, mehed viljatud, naised väga harva viljatud, tsiviilteovõimetud, vaimselt alaarenenud. Otsene korrelatsioon naise vanusega. “Supernaise sündroom”, “supermehe sündroom”

Kromosoommutatsioonid: Kassikisasündroom – 5. kromosoomi ühe lõigu deletsioon. Tunnused:

Ümar kuunägu

Kõõrdsilmsus

Silmalaugude vaje

Juuste ülevarajane hallinemine

Südamerikked

Nõrgamõistuslikkus

Muutunud kõri ja närvisüsteemi ehitus ning talitus

Geenmutatsioonid:

Autosoomsed: ~20 000

Välised/sisemised puuded

Ainevahetushäired

Suguliitelised

X-liitelised – dominantsed (põevad sagedamini naised, nt pruunid hambad), retsessiivsed (põevad sagedamini mehed, nt daltonism)

Y-liitelised – päranduvad ainult meesliini pidi, alati haigusena avalduvad. Edasikanduv haigus – kõrvalestade liigkarvasus; mitteedasikanduv – munandite arengupeetus

Multifunktsionaalhaigused

Peab olema pärilik eelsoodumus

Peab olema kindel keskkonadlik mõju. Nt hüpertoonia (liigsoolase toidu pidev söömine), ateroskleroos (kolesteroolirikkad toidud)

Ökogeneetika

…geneetika haru, mis uurib täiesti tavaliste inimeste tundlikkust levinud keskkonnategurite suhtes
O – vererühmaga inimestel sagedasem risk haigestuda grippi ja maohaavade saamiseks
A – tuulerõuged, rõuged ja seedekulgla parasiidid
B – tundlikud süüfilise suhtes
AB – tundlikud erinevatele allergeenidele
Tundlikkus füüsikaliste tegurite suhtes:

Kõigepealt loomulikud punapead, siis blondid; väga hele nahk; hall või helesinine vikerkest – väga tundlikud
Tolmu tundlikkus:
- Bioloogiline tolm peab sattuma kopsu
- Tolmu osakesed jõuavad alveoolidesse
- Organism käivitab valke lagundava ensüümi e elastaasi sünteesi. Peale toimet tuleb ensüümi aktiivsus blokeerida

Keemilised ohutegurid: