Genetička kontrola metaboličkih procesa

Metabolizam se odvija uz pomoć enzima.
Enzimi su po hemijskoj prirodi proteini (belančevine).
Stvaranjem belančevina upravljaju geni.
Geni su delovi molekula DNK.
Sastavljeni su od genetičkih šifara.
Svaka genetička šifra je sastavljena od grupe od 3 nukleotida, na jednom lancu DNK.
Genetička šifra sadrži naredbu ili uputstvo, ili informaciju o tome koja će aminokiselina ući u molekul proteina.
Sinteza proteina se obavlja u citoplazmi u ribozomima.
Dakle, genetička informacija treba da se prenese iz jedra u citoplazmu.
To se postiže preko molekula informacione RNK (iRNK).
Prvo se u jedru dešava proces transkripcije.
Transkripcija je sinteza molekula iRNK, na osnovu dela jednog od lanaca DNK.
U jedru se rasplete deo molekula DNK, odnosno gen sa prosečno 1000 nukleotida.
Na osnovu jednog od lanaca DNK se sintetiše molekul iRNK.
Transkripcija se obavlja uvek na osnovu istog lanca DNK, čime se obezbeđuje ponovljivost građe proteina.
Posle završene transkripcije (prepisivanja genetičkih šifara), lanci DNK se ponovo spajaju.
Ovaj proces se može ponoviti na istom, ili nekom drugom delu DNK.
Ovo je enzimski proces.
Druga faza je prelazak iRNK u citoplazmu.
iRNK vezuje više ribozoma u poliribozom.
Transportne RNK (tRNK) prenose aminokiseline iz citoplazme u ribozome, gde se te aminokiseline povezuju u molekule proteina, na osnovu redosleda prepisanih genetičkih šifara na molekulu iRNK.
Ovaj proces se naziva translacija.

Gastrulacija

Ovo je najvažniji deo embriogeneze jer tada se formiraju klicini listovi.
Od klicinih listova nastaju sva ostala tkiva i organi.
Odvija se u dve faze.
Prva faza:
Klicini listovi i sama gastrula se obrazuju invaginacijom.
Invaginacija je uvlačenje blastomera u unutrašnjost blastule.
Blastoderm se na vegetativnom polu uvlači ka unutrašnjosti blastule.
Blastocel nestaje, a blastomere sa vegetativnog pola se postavljaju ispod blastomera na animalnom polu.
Tako nastaje dvoslojna gastrula peharastog oblika.
Spoljašnji sloj gastrule se naziva ektoderm, a unutrašnji sloj je endoderm.
Ektoderm i endoderm su primarni klicini listovi.
Unutar gastrule se stvara nova šupljina koja se naziva gastrocel  (gastrulina duplja - primarno crevo - arhenteron)
Otvor preko koga gastrocel komunicira sa spoljašnjom sredinom se naziva blastoporus.
Druga faza:
Obrazuje se treći klicin list mezoderm.
Mezoderm se umeće između ektoderma i endoderma.
Nastaje od zida primarnog creva.
Na bočnim stranama arhenterona se odvajaju ćelije u obliku meškova.
Od njih se obrazuje mezoderm.
Tada nastaje troslojni embrion koji se naziva gastrula.
U ovom stadijumu se dešava embrionalna indukcija.
Jedan od vidova, a ujedno i prvi vid embrionalne indukcije, je neurulacija.
To je stvaranje nervne ploče i nervne cevi.
One zauzimaju dorzalni (leđni) položaj.
Njima se uspostavlja glaveno-repna osa embriona.

Blastulacija

Stadijum morule je kratkotrajan.
Blastomere nastavljaju da se dele, ali istovremeno se razmiču prema periferiji embriona.
Na taj način iz kompaktne morule, nastaje loptasta blastula.
Blastula je jednoslojni embrion.
Građena je iz jednog sloja blastomera na površini i centralne šupljine.
Sloj blastomera se naziva blastoderm.
Šupljina (duplja) koju blastomere zatvaraju se naziva blastocel.

Brazdanje

Posle oplođenja, počinje faza segmentacije ili brazdanja zigota.
To je proces ubrzanih mitotičkih deoba.
Jednoćelijski zigot postaje višećelijski embrion, sastavljen od embrionalnih ćelija blastomera.
Zigot se deli na 2, 4, 8, 16 itd. blastomera.
Blastomere ne ulaze u period interfaze.
Zbog toga su blastomere, posle svake deobe sve sitnije.
Količina citoplazme se smanjuje a jedro ostaje iste veličine.
Tokom brazdanja se obavlja intenzivna sinteza genetičkog materijala.
Ostali metabolički procesi su svedeni na minimum.
Brazdanje se završava stvaranjem višećelijskog embriona koji se zove morula.
Kod morule se razlikuju animalni i vegetativni pol.
Od animalnog pola nastaje leđna strana embriona.
Od vegetativnog pola nastaje trbušna strana embriona.
Morula je kompaktna. Između blastomera nema međućelijskog prostora.

Replikacija DNK

Replikacija, reprodukcija, udvajanje, dupliranje molekula DNK se dešava u interfazi ćelijskog ciklusa u jedru.
Ovo je enzimski proces.
Da bi se DNK duplirala, prvo moraju da se raspletu DNK lanci.
Prvo deluje enzim endonukleaza.
Ona zaseca -vezuje se za- molekul DNK na određenom mestu.
Tada počinju da se prekidaju vodonične veze između naspramnih nukleotida.
Lanci DNK se razdvajaju postepeno, pa se pod mikroskopom to vidi kao Y formacije.
Razdvajanje lanaca ide od jednog ka drugom kraju molekula DNK.
Posle toga enzim DNK polimeraza 3, povezuje slobodne dezoksiribonukleotide za obe otvorene niti DNK.
Povezuju se sekvence od po 1000 nukleotida u strogo određenom pravcu.
Da bi DNK polimeraza 3 mogla da obavi ovaj proces, za deo ogoljene matrice DNK se veže kratak segment RNK.
To mesto prepoznaje enzim RNK polimeraza (primaza), posle čega DNK polimeraza može na tom delu da poveže slobodne dezoksiribonukleotide.
Prilikom povezivanja nukleotida u nove DNK lance, dešava se da se pogrešno spare azotne baze.
DNK polimeraza prepoznaje te greške, vreće se nazad duž DNK lanca i ispravlja te greške.
Time se postiže izuzetna tačnost u građi molekula DNK.
Mutacije su upravo greške u povezivanju (sparivanju) nukleotida, odnosno azotnih baza.
One se dešavaju jednom u sto miliona do jednom u milijardu nukleotida.
Na nivou gena, mutacije se dešavaju jednom u deset hiljada do jednom u milion slučajeva (na svakih sto hiljada ćelijskih deoba desi se jedna mutacija)
Mutacije su uzrok genetičke raznovrsnosti organizama, kada organizmi dobijaju nove osobine.
One su u osnovi evolucije organizama.

Molekulske osnove nasleđivanja

Genetika se bavi zakonitostima nasleđivanja i promenljivosti osobina.
U osnovi nasleđivanja je molekul DNK.
On se sastoji od parova nukleotida.
Grupa od 3 nukleotida na jednom lancu DNK se naziva genetička šifra.
Ona sadrži uputstvo (komandu) koja će aminokiselina ući u molekul proteina.
Više genetičkih šifri čine jedan gen.
Geni dakle, upravljaju stvaranjem proteina.
Preko proteina, određuju razviće naših osobina.
Geni su delovi molekula DNK, odnosno hromozoma.
Svaki gen ima tačno određen broj i redosled genetičkih šifara, kao i svoje mesto na hromozomu.
Osobine naslednog materijala (gena) su:
  - poseduje uputstvo (genetsku informaciju) za sintezu belančevina i razviće osobina,
  - sposoban je da se udvaja i 
  - sposoban je da menja svoju strukturu (da mutira). Na ovaj način se postiže genetička raznovrsnost, a samim tim i dobijanje novih osobina i evolucija.
Sinteza belančevina se odvija uz pomoć RNK.
RNK je primarni proizvod gena. 
Ona je zapravo posrednik između DNK i stvaranja proteina.

Uloga sistema organa za disanje i sistema organa za krvotok u procesu rada

Za vreme rada učestalost disanja je nekoliko puta veća nego u mirovanju.
Za vreme mirovanja čovek potroši 4 do 6 litara kiseonika u minutu.
Za vreme rada čovek potroši od 80 do 120 litara kiseonika u minutu.
Ukoliko se brže diše, krv brže struji jer se povećava potreba za kiseonikom.
Za vreme rada, krv primi 2 puta više kiseonika po jedinici mase nego u mirovanju.
Za vreme teških fizičkih napora, proticanje krvi se povećava za 6 do 9 puta.
Količina krvi koja protekne kroz srce za 1 minut se naziva minutni volumen srca.
On zavisi od zapremine leve komore koja izbacuje krv u aortu.
Minutni volumen srca u mirovanju je 5 litara.
U toku rada se povećava na dva načina:
 - kod neutreniranih osoba, raste broj otkucaja srca (puls). Srce radi brže.
 - kod utreniranih osoba, povećava se zapremina leve komore. Srce radi jače.
Srce je elastično. Prilikom fizičkog napora, leva komora se proširi. Kada napor prestane, ona se vrati na svoju prvobitnu zapreminu. Međutim, ako napori traju duže vreme, kao kod profesionalnih sportista, leva komora ostaje trajno proširena i to se zove sportsko prošireno srce.
Fizičke napore prati i povećanje krvnog pritiska.
Kapilari se šire zbog bržeg proticanja krvi, pa koža pocrveni.

Uloga nervnog i mišićnog sistema u procesu rada

Usled zamora nervnog sistema dolazi do:
 - produženja refleksnog vremena,
 - slabljenja nervnog impulsa,
 - nagomilavanja štetnih produkata metabolizma,
 - smanjenog dotoka kisoeonika i povećane količine ugljen dioksida,
 - potrošnje specijalne supstance u citoplazmi nervnih ćelija koja se zove Nilsova telašca.
Refleksno vreme je vreme koje prođe od nanošenja nadražaja do reakcije efektora.
Usled zamora mišića:
 - slabi mišićna kontrakcija, 
 - povišava se telesna temperatura, 
 - znojenje.
Osnovni materijal koji mišići koriste je glukoza.
Njenom razgradnjom se stvara mlečna kiselina, koja izaziva zamor mišića.

Oplođenje

Oplođenje ili fertilizacija je proces spajanja muških i ženskih gameta.
Kod čoveka se odigrava u telu majke (unutrašnje oplođenje).
Razlikuju se:
 - aktiviranje spermatozoida,
 - reakcija memebrane jajne ćelije i
 - spajanje jedara spermatozoida i jajne ćelije.
Aktiviranje spermatozoida - iz vršnog dela na glavi spermatozoida (akrozoma), oslobađaju se enzimi koji razlažu memebranu jajne ćelije.
Spermatozoid ulazi u jajnu ćeliju.
Reakcija membrane jajne ćelije - stvara se nova, posebna fertlilizaciona membrana, koja sprečava ulazak novih spermatozoida.
Spajanje jedara spermatozoida i jajne ćelije - u citoplazmi jajne ćelije se zapažaju 2 jedra.
Ovo je stadijum 2 pronukleusa.
Pronukleusi gube svoje omotače i formira se deobno vreteno.
Majčini i očevi hromozomi u deobnom vretenu se tada nalaze u stadijumu metafaze.
Rezultat oplođenja je oplođena jajna ćelija koja se zove zigot.
Zigot ima 2 garniture - 2n - diploidan broj hromozoma (46).
Položaj deobnog vretena određuje pravac prve deobe zigota.
Značaj oplođenja je kombinovanje gena, odnosno roditeljskih osobina u potomstvu.