Transcript ביולוגיה
ביולוגיה על רגל אחת עדכון8/12/2011 : 1 ()2 ביולוגיה הוא המדע החוקר את מבנה ,תפקוד,תפוצה ,קלסיפיקציה ואבולוציה של החי והצומח. זואולוגיה :חקר בעלי חיים. בוטניקה :חקר צמחים ,אצות ופטריות. מיקרוביולוגיה :חקר אורגניזמים מיקרוסקופיים. ביוכימיה ביולוגיה של התא ביולוגיה מולקולרית2 מה הם חיים (חי וצומח)?- רבייה ותורשה חילוף חומרים גדילה והתפתחות רגישות ותגובה לגירויים חיצוניים תנועה הוֹמֵ יאו ְֹסטָ זָ ה אבולוציה ??? 3 בעלי חיים ,צמחים ,פטריות ,חד-תאיים וחיידקיםמורכבים מתאים. -וירוסים (נגיפים) אינם תאים. 4 דופן קרום מבנה התא כלורופלסט צומח גרעין ואקואולה חי מיטוכונדריון מיטוכונדריון גרעין קרום 5 ריבוזום קרום צומח גרעין ואקואולה ריבוזום מיטוכונדריון חי 6 מבנה התא - קרום התא. דופן התא (בצמחים). פלסמת התא. ּוק ְריו ִֹטים = "בעלי גרעין"). גרעין התא (רק באֶ ַ כרומוזומים. מיטוכונדריון. כלורופלסטים (בצמחים). ואקואולה (חלולית). ריבוזומים (פרס נובל -עדה יונת). ועוד ,ועוד ,ועוד...7 דופן התא הצמחי מורכב ברובו מצלולוזה (תאית).יטין). (דופן התא של הפטריות מורכב ברובו מכִ ִהטּורגוֹר הוא הלחץ הפנימי של המים בצמח. ְ לחץ דופן התא יוצר מעין שלד לצמח ,ויחד עם לחץהטורגור נותנים קשיחות לצמח. -גרעין התא מהווה את מרכז השליטה של תפקוד התא. המיטוכונדריות הן מפעל אספקת האנרגיה של התא. הריבוזומים הם יצרני החלבונים של התא. הכרומוזומים מכילים את הגֶנים. -הכלורופלסטים מכילים את הכלורופיל. 8 חי וצומח חיידקים 9 חידקים הם חד-תאיים (חיים). רוב החידקים אינם מזיקים (ואפילו מועילים).החידקים המזיקים מהווים רק כ 5% -מכל החידקים. חידקים גורמי מחלות מפרישים רעלנים )(Toxinאשר מציאותם בגוף יוצרת את המחלה. וירוסים הם מולקולות ( DNAאו )RNAעםמעטה של חלבון (לפעמים גם ציפוי שומן) הם אינם תאים. וירוסים חודרים לתאי רקמות הגוף ומשתלטיםעל פעילותם. 10 לרוב התאים יש גרעין תא ).(Eukaryote -לחידקים אין גרעין תא ).(Prokaryote לכדוריות דם אדומות ביונקים אין גרעין כדילנצל באופן מרבי את נפח התא להעברת חמצן. 11 חמש ממלכות החיים .1 .2 .3 .4 .5 מ ֹונ ֶָרה ( חסרי גרעין [ חידקים וכחוליות]) יסטָ ה (חד-תאיים בעלי גרעין) פְ רו ִֹט ְ פטריות צמחים בעלי חיים עם התפתחות מדע הגנטיקה -המיון המודרני: שלוש על-ממלכות החיים .1חיידקים אמיתיים ) - (Bacteriaפרוקריוטים .2חיידקים קדומים ) - (Archaeaפרוקריוטים אּוק ְריו ִֹטים )[ (Eukaryotaחד-תאיים פטריות ,צמחים ,בעלי חיים] .3אֶ ַ 12 חלוקת תאים למה תאים מתחלקים ואינם גדולים יותר?יחס נפח לשטח פָ נים סוגי חלוקת תאים: -מיטוזה -חלוקת התא ליצירת שני תאים זהים. מיוזה -חלוקת הפחתה -ברבייה מינית חלוקה בינארית -בחידקים.13 -מיטוזה -חלוקת התא ליצירת שני תאים זהים. מיטוזה מיוזה -חלוקת הפחתה -ברבייה מיניתתא נבט גָמֶ טוֹת (תאי זרע או ביציות) מיוזה 14 חלוקת תאים בחידקיםחלוקה בינארית 15 עיכול (אצל בעלי חיים) פרוק חלבונים לחומצות אמינו. פרוק סוכרים ועמילנים לגלוקוזה. -פרוק שומנים לחומצות שומן וכולסטרול. 16 פוטוסינתזה הפוטוסינתזה הוא תהליך של יצירת סוכריםתוך שימוש במים ו CO2 -מהאויר ,ופליטת חמצן כ"פסולת" של התהליך. C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O הכלורופיל מספק את האנרגיה הדרושה לתהליך. הכלורופיל בולע את האור האדום והכחול מאורהשמש וזה נותן לו את הצבע הירוק. 17 -מולקולת כלורופיל. הכלורופיל נמצא בתוך הכלורופלסטים בתא. ללא פוטוסינתזה אין חיים (מזון וחמצן).18 מחמצן הוא חומר שיכול לקלוט אלקטרוןממולקולה אחרת .בחומר החי התהליך יוצר רדיקלים חופשיים (יונים ) היוצרים תגובות שרשרת המזיקות לתא החי. נוגדי חמצון הם חומרים מחזרים שעוצריםתהליך זה ומגֵנים על התאים. ויטמין , Cויטמין ,Eויטמין ,A פרי הדר ,אגוזים ,גזר ,ועוד רבים אחרים. 19 המערכת החיסונית ,חיסונים ואנטיביוטיקה תפקיד העור. אנטיגן ) - (Antigenחומר זר (חידק ,וירוס,פטריה ,או חלבון זר) החודר לגוף ומייצר נוגדנים . יפי הנוצר על פני נוגדן ) - (Antibodyחלבון ְספֶּ צִ ִכדוריות לבנות עם זיהוי נוכחות של אנטיגן. כדוריות דם לבנות -תאים המזהים גורם זר,מייצרים נוגדנים וכך נלחמים בגורם הזר עד השמדתו (לפעמים על ידי בליעתו). 20 חיסון ) - (Vaccinationחשיפת הדם לאנטיגןבצורה מבוקרת במטרה לגרום ליצירת נוגדנים. סוגי חיסון: .1חידק או וירוס מוחלשים. .2חידק או וירוס מתים. " .3שברים" של וירוס או חידק. תרופה ) - (Drug, Medicationחומר כימיהפועל לתיקון בעיה בגוף. אנטיביוטיקה -תרופה למלחמה באורגניזםהחודר לגוף. 21 פעולת האנטיביוטיקה -חדירה לתוך החידקואחר כך: .1 .2 .3 .4 מניעת ייצור קרום התא של החידק. עצירת ייצור חלבוני התא של החידק. מניעת ייצור רכיבי DNAו.RNA - מניעת "פְ ִרימַ ת" .DNA החידק יודע להתחסן ולהיות עמיד נגדהאנטיביוטיקה על ידי: .1פרוק מולקולת האנטיביוטיקה. .2פליטת החומר האנטיביוטי אל מחוץ לתא. .3שינוי החלבון המהווה "מטרה" לתרופה. 22 אנטיביוטיקה אנטי ויראלית:איננה הורגת וירוסים ,אלא מעכבת את התפתחותם על ידי: .1מניעת חדירה לתא ה"מארח". .2מניעת "קילוף" הוירוס. .3מניעת שכפול ה DNA -של הוירוס. .4אספקת רכיבי " DNAמזויפים". .5מניעת שחרור הוירוס מתוך התא הנגוע. וירוס HIVומחלת ה. AIDS -23 תמיפלו . )Oseltamivir) Tamiflu -נועד להאט את קצב שחרור הוירוס מהתא הנגוע. נוסחהC16H28N2O4 : 24 סוגי דם Aמכיל אנטיגן .A Bמכיל אנטיגן .B ABמכיל גם אנטיגן Aוגם אנטיגן .B Oאינו מכיל לא אנטיגן Aולא אנטיגן .B Rh+מכיל אנטיגן ספציפי (רזוס .) Rhesus - Rh-אינו מכיל אנטיגן זה.- AB +הוא מקבל אוניברסלי. O -הוא תורם אוניברסלי. 25 התאמה של סוגי דם Aיכול לתרום ל A -ול.AB - Aיכול לקבל מ A -ומ.O - Bיכול לתרום ל B -ול.AB - Bיכול לקבל מ B -ומ.O - ABיכול לתרום רק ל.AB - ABיכול לקבל מכל סוג. Oיכול לתרום לכל סוג. Oיכול לקבל רק מ.O - 26 התאמה של סוגי דם תורם מקבל 27 גנטיקה גרגור מנדל 1865 כרומוזומים ( .)~1885 גֶנים ( . ) 1909 גנוטייפ ) - (genotypeהמערך הגנטי של האורגניזם. פנוטייפ ) - (phenotypeהתבטאות המערך הגנטיבתכונות האורגניזם. גֶן יכול גם לא להתבטא עקב השפעות סביבתיות.28 גן ) : (Geneסדרה של קודים השולטת בתכונהמסוימת של האורגניזם. ָאלֵל ) : (Alleleצורה אחת מתוך מגוון צורות שלגֶן המיועד לנושא אחד. ָאלֵל דומיננטי.ָ -אלֵל ֶרצֶ ִסיבִ י. (גֶן דומיננטי). (גֶן ֶרצֶ ִסיבִ י). הומוזיגוט :אורגניזם הנושא שני אללים זהים. הטרוזיגוט :אורגניזם הנושא שני אללים שונים.29 גרגור מנדל 1865 רצסיבי דור הורים f0 דור f1 דומיננטי האבקה צולבת האבקה עצמית דור f2 דור f3 30 מנדל ראה את זה: פנוטייפ האבקה צולבת דור הורים f0 האבקה עצמית ההסבר: גנוטייפ דור הורים f0 דור f1 רצסיבי דומיננטי דומיננטי רצסיבי דור f2 31 . (Deoxyribonucleic acid) DNA מולקולת- 32 .(Ribonucleic acid) RNA מולקולתRNA 33 DNA Guanine Cytosine Thymine Adenine 4 4 34 G :)Bases( בסיסיםC T (Uracil U in RNA ) A חומצות אמינו ולכן20 קיימות. "מלים" לפחות20 -זקוקים ל 4 4 16 4 4 64 2 4 3 -הזוגות: )A – T (U for RNA G-C דוגמה ל"מלה" (קוֹדוֹן):טירוזין TAT T A T בDNA - טירוזין UAU U A U בRNA - 35 DNA טבלת הקודים של Inverse table Ala/A GCT, GCC, GCA, GCG Leu/L TTA, TTG, CTT, CTC, CTA, CTG Arg/R CGT, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG Lys/K AAA, AAG Asn/N AAT, AAC Met/M ATG Asp/D GAT, GAC Phe/F TTT, TTC Cys/C TGT, TGC Pro/P CCT, CCC, CCA, CCG Gln/Q CAA, CAG Ser/S TCT, TCC, TCA, TCG, AGT, AGC Glu/E GAA, GAG Thr/T ACT, ACC, ACA, ACG Gly/G GGT, GGC, GGA, GGG Trp/W TGG His/H CAT, CAC Tyr/Y TAT, TAC ATT, ATC, ATA Val/V GTT, GTC, GTA, GTG ATG STOP TAA, TGA, TAG Ile/I START 36 RNA טבלת הקודים של Inverse table Ala/A GCU, GCC, GCA, GCG Leu/L UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG Arg/R CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG Lys/K AAA, AAG Asn/N AAU, AAC Met/M AUG Asp/D GAU, GAC Phe/F UUU, UUC Cys/C UGU, UGC Pro/P CCU, CCC, CCA, CCG Gln/Q CAA, CAG Ser/S UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC Glu/E GAA, GAG Thr/T ACU, ACC, ACA, ACG Gly/G GGU, GGC, GGA, GGG Trp/W UGG His/H CAU, CAC Tyr/Y UAU, UAC AUU, AUC, AUA Val/V GUU, GUC, GUA, GUG AUG STOP UAA, UGA, UAG Ile/I START 37 המאגר הגנטי של האדם: 46כרומוזומים = ספריה של 46ספרים. -כל כרומוזום = ספר בן 400 - 3340עמודים (גנים). (כל גן מכיל בממוצע 10,000אותיות ].)[A, C, G, T כל ספר מכיל 48 - 250מיליון אותיות. הספריה מכילה מעל 6מיליארד אותיות.כל זה מוכל בגרעין התא ) .(~ 5μm = 0.005 mm 38 שכפול DNA"פְ ִרימַ ת" המולקולה ובניית 2מולקולות. וידאו שכפול 39 כל תא בגוף החי (למעט כדוריות דם אדומות) מכיל DNAהמכיל את כל הקוד הגנטי של הגוף כולו. ( גם ביציות ותאי זרע מכילים קוד חלקי). תא של רקמה מסוימת מכיל מנגנוני שליטההמפעילים רק את הקוד הדרוש לרקמה זאת ומדכאים את הקודים שאינם נחוצים. קודים אלה כוללים "הנחיות" ליצור תאים זהים,לא לחדור לתחום של רקמה אחרת ,וגם "לתקן פצעים". 40 מוטציות טעות בשכפול של הקוד הגנטי יכול לגרוםלמות התא או לשינוי תכונותיו. טעות יכולה להיגרם כתוצאה של כמה אפשרויות: טעות אקראית. קרינה מייננת (אולי גם אחרת ?). -חומרים כימיים (מּוטָ גֵנִ ים). 41 במרבית המקרים המוטציות הן "רעות" וגורמותלמות התא או למחלה גנטית היכולה לעבור מדור לדור. במיעוט של המקרים המוטציות הן "טובות"ויכולות לגרום להתפתחות אורגניזם בעל תכונות המשפרות את סיכויי השרידה שלו. 42 האפשרות למוטציות "רעות" היא המנחה אותנולהמנע מחשיפה מיותרת לשמש (אולטרה-סגול), לקרינת רנטגן (קרני ) Xולקרינה רדיו-אקטיבית. טלפונים סלולריים וקרינות לא מייננות אחרות (?) סוגי סרטן רבים נגרמים על ידי מוטציות.תאי הרקמה הנפגעת מאבדים את מנגנוני השליטה ומתחילים להתפתח בצורה "פרועה". 43 44 אבולוציה למרק 1744 - 1829 הורשת תכונות נרכשות במשךחיי האורגניזם. 45 אבולוציה -דרווין -הספר "על מוצא המינים" 1859 - עודף צאצאים מלחמת הקיום ואריאציות ברירה טבעית 46 -ליסנקו - Trofim Denisovich Lysenko 1948 - התנגדות על בסיס של תאוריה חברתית והתערבות פוליטית במדע גרמה אסון חקלאי בברית המועצות של סטאלין. 47 ניאו-דרוויניזם -שילוב והסבר תורת דרוויןעל פי הידע המודרני: פעולת הכרומוזומים. הכרת ה DNA -ותפקידיו. -הבנת המוטציות. במיעוט של המקרים המוטציות הן "טובות"ויכולות לגרום להתפתחות אורגניזם בעל תכונות המשפרות את סיכויי השרידה שלו. 48 האבולוציה מסתמכת על מוטציות שנותנותלבעל החיים או הצמח יתרון כלשהו. האבולוציה איננה שיפור "מתוכנן" -היא עונה עלצורך ברגע ובזמן מסוימים. השיפור נותן סיכויי שרידה טובים יותר ,או יתרוןברבייה. האורגניזם "המשופר" ישתלט עד מהרה וישארזה שצאצאיו ימשיכו את הזן המשופר. 49 תורת האבולוציה נתמכת על ידי: - התפתחות המינים כפי שמוכח ממאובנים. אברים מנוונים. אברים הומולוגיים. התפתחות עוברים של בעלי חיים שונים. דמיון ושוני במבנה ה.DNA - 85%מה DNA -של האדם והעכבר ,זהים. 98.5%מה DNA -של האדם והשימפנזה ,זהים.50 אדם ארנב פר חזיר תרנגול צב סלמנדר דג התפתחות עוברים של בעלי חיים שונים. 51 דוגמאות המוסברות היטב על ידי האבולוציה עמידות של מזיקים וצמחים נגד חומרי הדברה. עמידות של חידקים בפני אנטיביוטיקה. השתנות וירוס השפעת מעונה לעונה. התפתחות העש בבריטניה.52 היווצרות החיים על פני כדור הארץ. חומרים אורגניים. ניסוי מילר -יורי (.)1953הפעלת התפרקויות חשמל על התערובת H2O + CH4 + NH3 + H2 בטמפרטורה גבוהה. נוצרו 11חומצות אמינו. נְספֶ ְר ִמיָה(????) . -פַ ְ מילר 53 ? האם יש חיים ביקום- CETI Communication with Extra-Terrestrial Intelligence SETI 54 Search for Extra-Terrestrial Intelligence משוואת דרייק: N = R . fp . ne . fl . fi . fc . L 10 - R=10כוכבים נוצרים בשנה בשביל החלב. - fp=0.5 -לחצי מהכוכבים הנוצרים יהיו כוכבי לכת. - ne=2לכל כוכב כזה ,יהיו 2כוכבי לכת המסוגלים לתמוך חיים. - fl=1כל כוכבי הלכת האלה ,יְ פַ ְתחּו חיים. - fi=0.01מאלה ,אחוז אחד יפַ תֵ חַ חיים תבוניים. - fc=0.01מאלה ,אחוז אחד יש טכנולוגית תקשורת. - L=10,000התרבות תחזיק מעמד 10,000שנים. התוצאה 10 :N=10תרבויות בשביל החלב שניתן ליצור איתן קשר.55 סוף ביולוגיה 56