Informasjon

6.1: Innledning - Biologi

6.1: Innledning - Biologi



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Hos mer avanserte dyr arbeider sansene hele tiden, og gjør dyret bevisst på stimuli - for eksempel lys eller lyd, eller tilstedeværelsen av et kjemisk stoff i det ytre miljøet - og overvåker informasjon om organismenes indre miljø. Alle bilateralt symmetriske dyr har et sensorisk system, og utviklingen av enhver arts sensoriske system har blitt drevet av naturlig seleksjon; dermed varierer sensoriske systemer blant artene i henhold til kravene i miljøet. Haien, i motsetning til de fleste fiskedyr, er elektrosensitiv - det vil si følsom for elektriske felt produsert av andre dyr i miljøet. Selv om det er nyttig for denne undersjøiske rovdyret, er elektrosensitivitet en følelse som ikke finnes hos de fleste landdyr.


6.1 Genomet

Kontinuiteten i livet fra en celle til en annen har sitt grunnlag i reproduksjon av celler ved hjelp av cellesyklusen. Cellesyklusen er en ryddig hendelsesrekkefølge i en celles liv fra delingen av en enkelt foreldre -celle for å produsere to nye datterceller, til den påfølgende delingen av disse dattercellene. Mekanismene som er involvert i cellesyklusen er sterkt konservert på tvers av eukaryoter. Organismer så forskjellige som protister, planter og dyr bruker lignende trinn.

Genomisk DNA

Før vi diskuterer trinnene en celle forplikter seg til å replikere, er det nødvendig med en dypere forståelse av strukturen og funksjonen til en celles genetiske informasjon. En celles komplette komplement av DNA kalles dets genom. I prokaryoter består genomet av et enkelt, dobbeltstrenget DNA-molekyl i form av en sløyfe eller en sirkel. Regionen i cellen som inneholder dette genetiske materialet kalles en nukleoid. Noen prokaryoter har også mindre sløyfer med DNA som kalles plasmider som ikke er avgjørende for normal vekst.

I eukaryoter omfatter genomet flere dobbeltstrengede, lineære DNA-molekyler (figur 6.2) bundet med proteiner for å danne komplekser som kalles kromosomer. Hver art av eukaryote har et karakteristisk antall kromosomer i kjernene i cellene. Menneskekroppsceller (somatiske celler) har 46 kromosomer. En somatisk celle inneholder to matchede sett med kromosomer, en konfigurasjon kjent som diploid. Brevet n brukes til å representere et enkelt sett med kromosomer, derfor er en diploid organisme betegnet 2n. Menneskelige celler som inneholder ett sett med 23 kromosomer kalles gameter, eller kjønnsceller som disse eggene og sædcellene er utpekt neller haploid.

De matchede kromosomparene i en diploid organisme kalles homologe kromosomer. Homologe kromosomer har samme lengde og har spesifikke nukleotidsegmenter som kalles gener på nøyaktig samme sted eller lokus. Gener, de funksjonelle enhetene til kromosomer, bestemmer spesifikke egenskaper ved å kode for spesifikke proteiner. Egenskaper er de forskjellige formene til en egenskap. For eksempel er formen på øreflippene en karakteristikk med trekk ved fri eller festet.

Hver kopi av det homologe kromosomparet stammer fra en annen forelder, derfor kan kopiene av hvert av genene selv ikke være identiske. Variasjonen av individer i en art er forårsaket av den spesifikke kombinasjonen av genene som er arvet fra begge foreldrene. For eksempel er det tre mulige gensekvenser på det menneskelige kromosomet som koder for blodtype: sekvens A, sekvens B og sekvens O. Fordi alle diploide humane celler har to kopier av kromosomet som bestemmer blodtype, blodtypen ( egenskap) bestemmes av hvilke to versjoner av markørgenet som arves. Det er mulig å ha to kopier av den samme gensekvensen, en på hvert homologe kromosom (for eksempel AA, BB eller OO), eller to forskjellige sekvenser, for eksempel AB.

Mindre variasjoner i egenskaper som for blodtype, øyefarge og høyde bidrar til den naturlige variasjonen som finnes i en art. Kjønnskromosomene, X og Y, er det eneste unntaket fra regelen for andre homologe kromosomer enn en liten mengde homologi som er nødvendig for å produsere kjønnsceller på en pålitelig måte, genene som finnes på X- og Y -kromosomene er ikke de samme.


Introduksjon

Nesten hver oppgave som utføres av levende organismer krever energi. Energi er nødvendig for å utføre tungt arbeid og trening. Mennesker bruker også mye energi mens de tenker og til og med under søvn. Faktisk bruker de levende cellene til hver organisme stadig energi. Næringsstoffer og andre molekyler importeres, metaboliseres (brytes ned), syntetiseres til nye molekyler, modifiseres om nødvendig, transporteres rundt i cellen og i noen tilfeller distribueres til hele organismen. For eksempel er de store proteiner som utgjør muskler aktivt bygget av mindre molekyler. Komplekse karbohydrater brytes ned til enkle sukkerarter som cellen bruker til energi. Akkurat som det kreves energi for både å bygge og rive en bygning, kreves det energi både for syntese og nedbrytning av molekyler. I tillegg transporteres signalmolekyler som hormoner og nevrotransmittere aktivt mellom celler. Patogene bakterier og virus svelges og brytes ned av celler. Celler må også eksportere avfall og giftstoffer for å holde seg friske. Mange celler svømmer eller beveger seg rundt materialet via bankebevegelsen til cellulære vedlegg som cilia og flagella.

Alle mobilprosessene som er nevnt ovenfor krever en jevn tilførsel av energi. Hvor, og i hvilken form, kommer denne energien? Hvordan får levende celler energi og hvordan bruker de den? Dette kapitlet vil diskutere forskjellige energiformer og de fysiske lovene som styrer energioverføring.

Hvordan enzymer senker aktiveringsenergien som kreves for å starte en kjemisk reaksjon i kroppen, vil også bli diskutert i dette kapitlet. Enzymer er avgjørende for livet uten dem de kjemiske reaksjonene som kreves for å overleve ikke ville skje raskt nok til at en organisme overlever. For eksempel, hos en person som mangler et av enzymene som trengs for å bryte ned en type karbohydrat kjent som et mucopolysakkarid, akkumuleres avfallsprodukter i cellene og forårsaker progressiv hjerneskade. Denne dødelige genetiske sykdommen kalles Sanfilippo syndrom type B eller Mucopolysaccharidosis III. Tidligere uhelbredelig har forskere nå oppdaget en måte å erstatte det manglende enzymet i musens hjerne. Les mer om forskernes forskning her.

Lærerstøtte

Metabolisme omfatter et bredt spekter av cellulære aktiviteter, inkludert behovet for energi og eliminering av avfall fra celler, vev og organer.

Som Amazon Associate tjener vi på kvalifiserte kjøp.

Vil du sitere, dele eller endre denne boken? Denne boken er Creative Commons Attribution License 4.0, og du må tilskrive OpenStax.

    Hvis du omfordeler hele eller deler av denne boken i et trykt format, må du inkludere følgende attribusjon på hver fysiske side:

  • Bruk informasjonen nedenfor for å generere et sitat. Vi anbefaler å bruke et sitatverktøy som dette.
    • Forfattere: Julianne Zedalis, John Eggebrecht
    • Utgiver/nettsted: OpenStax
    • Boktittel: Biology for AP® Courses
    • Publiseringsdato: 8. mars 2018
    • Sted: Houston, Texas
    • Bokens URL: https://openstax.org/books/biology-ap-courses/pages/1-introduction
    • Seksjonens URL: https://openstax.org/books/biology-ap-courses/pages/6-introduction

    © 12. januar 2021 OpenStax. Lærebokinnhold produsert av OpenStax er lisensiert under en Creative Commons Attribution License 4.0 -lisens. OpenStax -navnet, OpenStax -logoen, OpenStax -bokomslagene, OpenStax CNX -navnet og OpenStax CNX -logoen er ikke underlagt Creative Commons -lisensen og kan ikke reproduseres uten forutgående og uttrykkelig skriftlig samtykke fra Rice University.


    Støtte, bevegelse og beskyttelse

    Noen funksjoner i skjelettsystemet er lettere observerbare enn andre. Når du beveger deg, kan du føle hvordan beinene dine støtter deg, lette bevegelsen og beskytte de myke organene i kroppen din. På samme måte som stålbjelkene i en bygning gir et stillas for å støtte vekten, utgjør beinene og bruskene i skjelettsystemet stillaset som støtter resten av kroppen din. Uten skjelettsystemet ville du være en slapp masse av organer, muskler og hud. Bein letter bevegelsen ved å fungere som festepunkter for musklene. Bein beskytter også indre organer mot skade ved å dekke eller omgi dem. For eksempel beskytter ribbeina lungene og hjertet, beinene i ryggraden (ryggraden) beskytter ryggmargen, og beinene i kraniet (hodeskallen) beskytter hjernen din (se figur 6.1.1).


    6.0 Innledning

    I 1996 ble sauen Dolly det første vellykkede klonede pattedyret. Det var ingen tilsetning av DNA fra en far, ingen genetisk "blanding", bare en identisk kopi av DNA fra en mor. Denne prestasjonen betyr mange ting, blant annet det faktum at vi for tiden har teknologien til å masseprodusere hundrevis av eksemplarer av det som synes å være det beste og sunneste husdyr.

    Men det vitenskapelige samfunnet synes å ha liten interesse for å sette opp gigantiske kloningslaboratorier. I stedet blir sex sett på som ønskelig over aseksuell reproduksjon eller kloning. Men hvorfor risikere å få et potensielt dårligere barn når en ideell forelder er tilgjengelig? Med dagens genetiske teknologi kan mennesker omskrive den genetiske koden til sauer. Vi har evnen til å gi sykdomsresistens, øke kjøttproduksjonen og snart kan vi kanskje eliminere genetisk sykdom. Hvorfor lager vi ikke bare en "super sau" og kopierer den tusenvis av ganger? Hva gjør sex for individer, spesielt med deres genetiske kode, som er for viktig til å erstatte med et veldig kult kloningslaboratorium?

    Figur 6.1 Sauene Dolly


    Referanser

    Centers for Disease Control and Prevention (2005). Alkoholbruk og graviditet. Hentet fra http://www.cdc.gov/ncbddd/factsheets/FAS_alcoholuse.pdf

    DeCasper, A. J., & Fifer, W. P. (1980). Av menneskelig binding: Nyfødte foretrekker mødrenes stemmer. Vitenskap, 208, 1174–1176

    Duncan, G., og Brooks-Gunn, J. (2000). Familiefattigdom, velferdsreform og barneutvikling. Barneutvikling, 71(1), 188–196

    Evans, G. W., & amp English, K. (2002). Fattigmiljøet: Multiple stressor eksponering, psykofysiologisk stress og sosio-emosjonell justering. Barneutvikling, 73(4), 1238–1248

    Gunnar, M., og Quevedo, K. (2007). Neurobiologien til stress og utvikling. Årlig gjennomgang av psykologi, 58, 145–173.

    Haber, M., og Toro, P. (2004). Hjemløshet blant familier, barn og ungdom: Et økologisk -utviklingsperspektiv. Clinical Child and Family Psychology Review, 7(3), 123–164.

    Mennella, J. A., Jagnow, C. P., & Beauchamp, G. K. (2001). Prenatal og postnatal smakslæring av spedbarn. Pediatri, 107(6), e88.

    Moon, C., Cooper, R. P., og Fifer, W. P. (1993). To-dagers foretrekker sitt morsmål. Spedbarnsatferd og amp -utvikling, 16, 495–500.

    Moore, K., & Persaud, T. (1993). Det utviklende mennesket: Klinisk orientert embryologi (5. utg.). Philadelphia, PA: Saunders.

    Niccols, G. A. (1994). Fosteralkoholsyndrom: Implikasjoner for psykologer. Clinical Psychology Review, 14, 91–111.


    Kapittel 10: Introduksjon til bioteknologi

    Figur 10.1 (a) En termisk syklist, som den som er vist her, er et grunnleggende verktøy som brukes til å studere DNA i en prosess som kalles polymerasekjedereaksjonen (PCR). Polymeraseenzymet som oftest brukes med PCR kommer fra en bakteriestamme som lever i (b) de varme kildene i Yellowstone nasjonalpark. (kreditt a: modifikasjon av arbeid av Magnus Manske kreditt b: modifikasjon av arbeid av Jon Sullivan)

    Siste halvdel av det tjuende århundre begynte med oppdagelsen av DNA -strukturen, og gikk deretter videre til utviklingen av de grunnleggende verktøyene som ble brukt for å studere og manipulere DNA. Disse fremskrittene, så vel som fremskrittene i vår forståelse av og evnen til å manipulere celler, har fått noen til å omtale det tjueførste århundre som bioteknologisk århundre. Oppdagelseshastigheten og utviklingen av nye applikasjoner innen medisin, landbruk og energi forventes å øke, noe som gir enorme fordeler for menneskeheten og kanskje også betydelige risikoer. Mange av disse utviklingene forventes å reise betydelige etiske og sosiale spørsmål som menneskelige samfunn ennå ikke har måttet vurdere.


    Primære og sekundære deteksjonsreagenser

    Både enzym- og makrofluoroforetiketter kan kobles direkte til målspesifikke affinitetsreagenser (primær deteksjon) eller til mer generiske affinitetsreagenser som danner stabile komplekser med umerkede primære reagenser, vanligvis på grunnlag av immunregistrering (sekundær deteksjon). Som angitt skjematisk i Figur 6.1.1, sekundær deteksjon gir iboende en viss grad av signalforsterkning, men noen ganger på bekostning av ekstra bakgrunn på grunn av uspesifikk binding. Disse grunnleggende konseptene for primær og sekundær deteksjon gjelder ikke bare for signalforsterkningsteknikkene som er omtalt i det gjeldende kapitlet, men også for de fargemerkede affinitetsreagensene beskrevet i Antistoffer, Avidiner og Lektiner-kapittel 7.

    Primære deteksjonsreagenser

    Ethvert lett påviselig molekyl som binder seg direkte til et bestemt mål er et primært deteksjonsreagens. Slike reagenser blir detektert ved fluorescens, kjemiluminescens, absorpsjon eller elektrondiffraksjon gitt av stabilt festede etiketter. Konjugerings- og tverrbindingskjemikaliene som ble brukt for å lage disse stabile vedleggene, blir diskutert i detalj i Fluorophores og deres aminreaktive derivater-kapittel 1, tiolreaktive prober-kapittel 2 og tverrbindings- og fotoaktiverbare reagenser-kapittel 5. I tillegg til våre fluoroformerkede antifargestoffantistoffer (Anti-Dye og Anti-Hapten Antistoffer — seksjon 7.4) og monoklonale antistoffer (www.invitrogen.com/handbook/antibodies), kan mange av Molecular Probes-stedsselektive produkter betraktes som primære deteksjonsreagenser. Disse inkluderer våre fluorescerende lektiner (lektiner og andre karbohydratbindende proteiner-seksjon 7.7), nukleinsyreflekker (nukleinsyredeteksjon og analyse-kapittel 8), protein- og glykoproteinflekker (proteindeteksjon på geler, blots og matriser-avsnitt 9.3, detektering Proteinmodifikasjoner - avsnitt 9.4), fallotoksiner (prober for aktin - avsnitt 11.1), membransonder (prober for lipider og membraner - kapittel 13), anneks V -konjugater for påvisning av apoptotiske celler (analyser for apoptose - avsnitt 15.5) og forskjellige medikamenter og toksiner analoger (sonder for nevrotransmitterreseptorer - seksjon 16.2, prober for ionekanaler og bærere - seksjon 16.3). Disse primære deteksjonsreagensene kan vanligvis påvises ved fluorescensmikroskopi, fluorometri eller flytcytometri.

    Sekundære deteksjonsreagenser

    Selv om mange biomolekyler, for eksempel antistoffer og lektiner, binder selektivt til et biologisk mål, må de vanligvis modifiseres kjemisk før de kan påvises. Ofte er biomolekylet konjugert til et fluorescerende eller kromoforisk fargestoff eller til et tungt atomkompleks som kolloidalt gull. Imidlertid kan forskeren ønske å unngå tiden og utgiftene som kreves for disse konjugasjonene, og velger i stedet å bruke et mer generisk sekundært deteksjonsreagens. Vanligvis gjenkjenner sekundære deteksjonsreagenser en bestemt klasse molekyler. For eksempel kan merkede geit anti-mus IgG antistoffer brukes til å lokalisere et enormt utvalg av målspesifikke monoklonale mus antistoffer. Vårt omfattende sekundære antistofftilbud (Secondary Immunoreagents — Section 7.2) gir et bredt utvalg av etiketter, inkludert vår overlegne Alexa Fluor dye -serie, phycobiliproteiner, Alexa Fluor dye – phycobiliprotein tandem fluorophores, Qdot nanokrystaller, biotin og enzymetiketter (HRP og alkalisk fosfatase). Vi tilbyr også mange alternativer når det gjelder immunreaktivitet, en vesentlig vurdering for å unngå forvirrende kryssreaktivitet ved samtidig sekundær immundeteksjon av to eller flere mål. Vår merkede sekundære antistoffportefølje inneholder antistoffer mot IgG og IgM fra flere pattedyrarter, inkludert forskjellige isotyper av mus -IgG, samt antistoffer mot aviær (kylling) IgY. Vår Zenon-antistoffmerkingsteknologi (Zenon Technology: Versatile Reagents for Immunolabeling — seksjon 7.3) bruker konjugater av et Fc-spesifikt anti-IgG Fab-fragment for rask og kvantitativ merking av tilsvarende mus, kanin, geit eller humant antistoff.


    6.1: Innledning - Biologi

    Figur 1. Eksperimenterte med tusenvis av hagearter og avdekket grunnleggende genetikk. (kreditt: modifikasjon av arbeid av Jerry Kirkhart)

    Genetikk er studiet av arvelighet. Johann Gregor Mendel satte rammen for genetikk lenge før kromosomer eller gener var identifisert, i en tid da meiose ikke var godt forstått. Mendel valgte et enkelt biologisk system og utførte metodiske, kvantitative analyser ved bruk av store utvalgsstørrelser. På grunn av Mendels arbeid ble de grunnleggende prinsippene for arvelighet avslørt. Vi vet nå at gener, båret på kromosomer, er de grunnleggende funksjonelle enhetene i arvelighet med evnen til å replikeres, uttrykkes eller muteres. I dag danner postulatene fra Mendel grunnlaget for klassisk eller mendelsk genetikk. Ikke alle gener overføres fra foreldre til avkom i henhold til mendelsk genetikk, men Mendels eksperimenter fungerer som et utmerket utgangspunkt for å tenke på arv.


    6.1 Kapittelmål

    I dette kapitlet diskuterer vi stort sett to typer celledeling - mitose og meiose. Spesielt vil vi understreke meiose, og hvordan meiose er ansvarlig for å generere mye av mangfoldet som vi forbinder med seksuell reproduksjon. Vårt primære mål er at du skal forstå hvordan meiose genererer genetisk mangfold, og hvordan cellene som oppstår - sæd og egg - kombineres for å skape unike individer i neste generasjon.

    På slutten av lesingen og diskusjonene våre i klassen, bør du kunne:

    1. Definer følgende vilkår
      • Mitose
      • Meiose
      • Gamete
      • Zygote
      • Gjødsling
      • Haploid
      • Diploid
      • Homologt par
      • Kromatidpar
      • Tetrad
      • Krysser over
      • Rekombinasjon
      • Uavhengig sortiment
      • Profase, metafase, anafase, telofase, cytokinesis
      • Meiose I og Meiose II
      • Utkryssing
      • Genotype
      • Fenotype
      • Resesjon
      • Dominerende
      • Mutasjon
      • Homozygot
      • Heterozygot
      • Punnett square
      • Sex-knyttet arv
      • Monoallel arv
    2. Sammenlign prosessene for mitose og meiose
    3. Beskriv avkomcellene fra både mitose og meiose, spesielt i forhold til den opprinnelige cellen
    4. Beskriv hvordan meiose genererer genetisk mangfold via uavhengig sortiment og kryssing
    5. Bruk Punnett-firkanter for å forutsi arvssannsynligheter for enkeltgenegenskaper, inkludert kjønnsbundne egenskaper
    6. Skill mellom arvsmønstrene til recessive og dominante alleler


    Se videoen: (August 2022).