Informacija

Što to znači?

Što to znači?


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.

Fenotipski omjer dihibridnog križanja 9: 3: 3: 1 može se izvesti kao kombinacija serije 3 žuta: 1 zelena, s 3 okrugla: 1 naborana. Ovaj se izvod može napisati na sljedeći način:

(3 kruga: 1 naborano) (3 žuto: 1 zeleno) = 9 okruglo, žuto: 3 naborano, žuto: 3 okruglo, zeleno: 1 naborano, zeleno

Razumijem samo fenotipski omjer, ali što znači gornja serija?


Karakteristika (ili osobina) koja je vidljiva u organizmu naziva se njegov fenotip. Omjer fenotipova potomstva proizvedenih u križanju osobina daje fenotipski omjer.

Dihibridni križ odnosi se na križ u kojem biljke imaju dva kontrastna lika međusobno se križaju. Na primjer, prijelaz okruglo i žuto sjeme s naboran i zeleno sjeme je primjer dihibridnog križa gdje su kontrastni znakovi sljedeći:

1. Okruglo i naborano sjeme (kontrastno na temelju oblika sjemena)

2. Žuto i zeleno sjeme (kontrastno na temelju boje sjemena)

Gornja slika daje savršen primjer dihibridnog križanja gdje su se dva heterozigotna roditelja (RrYy i RrYy) međusobno ukrstila kako bi formirali četiri nova potomstva:

  1. Okrugla i žuta (RRYY ili RrYy ili RRYy ili RrYY)
  2. Okrugla i zelena (RRyy ili Rryy)
  3. Naborano i žuto (rrYy ili rrYY)
  4. Naborano i zeleno (rryy)

Primijetit ćemo da, na primjer, ako se proizvede 16 potomaka, tada će 9 biti okruglo i žuto, 3 će biti okruglo i zeleno, 3 će biti naborano i žuto, a samo jedno će biti naborano i zeleno.

To nas dovodi do zaključka da je fenotipski omjer dihibridnog križanja uvijek 9: 3: 3: 1 bez obzira na broj proizvedenih biljnih potomaka. Na primjer, ako je proizvedeno 60 potomaka, tada:

  1. Broj okruglih i žutih sjemenki bit će - 9/16 od 60
  2. Broj okruglih i zelenih sjemenki bit će - 3/16 od 60
  3. Broj naboranih i žutih sjemenki bit će - 3/16 od 60
  4. Broj naboranih i zelenih sjemenki bit će - 1/16 od 60

Za dodatna pojašnjenja možete doći na ovu stranicu


Dizanje utega

Gubitak težine jedna je od najpopularnijih novogodišnjih odluka. Međutim, većina ljudi također koristi trening snage kako bi postigla svoje ciljeve. Dizanje utega jedna je od najpopularnijih metoda treninga snage, jer obično zahtijeva samo kvalitetan skup utega ili osnovno članstvo u teretani.

Kad ljudi počnu dizati utege, usredotočuju se na jedan skup mišića, poput bicepsa ili tricepsa. Dizalice utega grade svoje mišiće podižući postupno veće utege, krećući se u koracima sve dok ne dosegnu željenu razinu snage. Obično je ta željena razina daleko jača od one koju znanost smatra normalnom za neobučenu osobu pri težini i visini dizača utega.

Kad dizači utega postanu jači nego što su bili ili jači od statistički normalnog, njihovi mišići postaju hipertonični ili napetiji u usporedbi s "normalnim" modelom.

Dijabetes

Tijela bez dijabetesa proizvode kemikaliju zvanu inzulin za snižavanje visokog šećera u krvi, a tvar koja se zove glukagon za povišenje niskog šećera u krvi. Zbog ove dvije tvari dnevne promjene koncentracije šećera u krvi rijetko imaju ozbiljnije posljedice po zdravlje.

Ljudi s dijabetesom, nažalost, imaju problema s proizvodnjom inzulina. Stoga su izloženi većem riziku od koncentracije šećera u krvi iznad zdrave granice od 180 mg/dL. Kad koncentracija glukoze u krvi osobe s dijabetesom pređe "normalni" raspon koncentracije glukoze u krvi, kaže se da je hipertonična u odnosu na šećer u krvi nedijabetičara.

Filtracija u bubrezima

Osnovna biologija kaže da je hidratacija bitna za funkcioniranje tijela. Bubrezi, osobito, ovise o hidrataciji za učinkovito uklanjanje viška minerala i otpada, koji se miješaju s tekućinama i tvore a riješenje, iz tijela.

U normalnim uvjetima, tekućine se kreću kroz bubrege, koji filtriraju višak minerala i otpad. Višak materijala ovisi o tekućinama za kretanje i izlazak iz tijela. Zapravo, bez vode (ili nekog drugog diuretičkog napitka) koji ih tjera kroz mjehur i iz uretre, ti otopljene tvari nakupljaju se u bubrezima uzrokujući bubrežne kamence ili, u ekstremnim slučajevima, zatajenje bubrega.

Kad je višak minerala i otpada u bubrezima veći od količine tekućine, kaže se da je otopina u unutrašnjosti bubrega hipertonična u odnosu na otopinu nefiltrirane tekućine koja prolazi. Budući da nema dovoljno tekućine koja bi ih izbacila iz tijela, nakuplja se višak minerala i otpada te može stvarati kamenje. Ako se ovi kamenci ne liječe, zbog nedostatka boljeg termina mogu zagušiti bubrege i dovesti do zatajenja bubrega.


Uobičajeni sufiksi

(-aza): označava enzim. U imenovanju enzima, ovaj se sufiks dodaje na kraj naziva supstrata.

(-derm ili -dermis): odnosi se na tkivo ili kožu.

(-ektomija ili -stomija): odnosi se na čin izrezivanja ili kirurško uklanjanje tkiva.

(-emija ili -emija): odnosi se na stanje krvi ili prisutnost tvari u krvi.

(-geni): znači nastanak, proizvodnju ili formiranje.

(-itis): označava upalu, obično tkiva ili organa.

(-kineza ili -kinezija): označava aktivnost ili kretanje.

(-liza): odnosi se na razgradnju, razgradnju, pucanje ili otpuštanje.

(-oma): ukazuje na abnormalni rast ili tumor.

(-oza ili -otika): označava bolest ili abnormalnu proizvodnju tvari.

(-otomija ili -tomija): označava rez ili kirurški rez.

(-penija): odnosi se na nedostatak ili nedostatak.

(-faga ili -fagija): čin jedenja ili konzumiranja.

(-fili ili -fili): imaju afinitet ili snažnu privlačnost za nešto određeno.

(-plazma ili -plazma): odnosi se na tkivo ili živu tvar.

(-oskop): označava instrument koji se koristi za promatranje ili ispitivanje.

(-stasis): označava održavanje konstantnog stanja.

(-trof ili -trofija): odnosi se na prehranu ili metodu stjecanja hranjivih tvari.


Sadržaj

"Biologija" potječe od starogrčkih riječi βίος romanized bíos što znači "život" i -λογία romanized logía (-logy) što znači "grana studija" ili "govoriti". [11] [12] Oni zajedno čine grčku riječ βιολογία romaniziranom biología koja znači biologija. Unatoč tome, izraz βιολογία u cjelini nije postojao u starogrčkoj. Prvi su ga posudili Englezi i Francuzi (biologija). Povijesno je postojao još jedan izraz za "biologiju" na engleskom jeziku, koji se danas rijetko koristi.

Oblik izraza na latinskom jeziku prvi se put pojavio 1736. godine kada je švedski znanstvenik Carl Linnaeus (Carl von Linné) upotrijebio biologi u njegovom Biblioteka Botanica. Ponovno je upotrijebljen 1766. u djelu pod naslovom Philosophiae naturalis sive physicae: tomus III, continens geolog, biolog, phytologian generalis, autora Michaela Christopha Hanova, učenika Christiana Wolffa. Prva njemačka upotreba, Biologija, bio je u 1771. prijevodu Linnaeusova djela. 1797. Theodor Georg August Roose upotrijebio je taj izraz u predgovoru jedne knjige, Grundzüge der Lehre van der Lebenskraft. Karl Friedrich Burdach izraz je 1800. upotrijebio u ograničenijem smislu proučavanja ljudskih bića s morfološke, fiziološke i psihološke perspektive (Propädeutik zum Studien der gesammten Heilkunst). Izraz je ušao u svoju modernu upotrebu raspravom u šest tomova Biologie, oder Philosophie der lebenden Natur (1802–22) Gottfrieda Reinholda Trevirana, koji je najavio: [13]

Predmeti našeg istraživanja bit će različiti oblici i manifestacije života, uvjeti i zakoni pod kojima se te pojave pojavljuju, te uzroci kroz koje su na njih utjecali. Znanost koja se bavi tim objektima označit ćemo imenom biologija [Biologie] ili nauk o životu [Lebenslehre].

Najraniji korijeni znanosti, koji su uključivali i medicinu, mogu se pratiti do drevnog Egipta i Mezopotamije oko 3000. do 1200. godine prije Krista. [14] [15] Njihovi doprinosi kasnije su ušli i oblikovali grčku prirodnu filozofiju klasične antike. [14] [15] [16] [17] Starogrčki filozofi poput Aristotela (384–322 pr. Kr.) Dali su veliki doprinos razvoju biološkog znanja. Njegova djela poput Povijest životinja bili su posebno važni jer su otkrili njegova prirodoslovna opredjeljenja, a kasnije i empirijska djela koja su se usredotočila na biološku uzročnost i raznolikost života. Aristotelov nasljednik u Liceju, Teofrast, napisao je niz knjiga o botanici koje su preživjele kao najvažniji doprinos antike biljnim znanostima, čak i u srednjem vijeku. [18]

Učenjaci srednjovjekovnog islamskog svijeta koji su pisali o biologiji bili su al-Jahiz (781–869), Al-Dīnawarī (828–896), koji je pisao o botanici, [19] i Rhazes (865–925) koji su pisali o anatomiji i fiziologiji . Medicinu su posebno dobro proučavali islamski učenjaci koji su radili u tradicijama grčkih filozofa, dok se prirodna povijest u velikoj mjeri oslanjala na aristotelovsku misao, posebno u održavanju fiksne hijerarhije života.

Biologija se počela brzo razvijati i rasti s dramatičnim poboljšanjem mikroskopa Antona van Leeuwenhoeka. Tada su znanstvenici otkrili spermatozoide, bakterije, infuzoriju i raznolikost mikroskopskog života. Istraživanja Jana Swammerdama dovela su do novog interesa za entomologiju i pomogla u razvoju osnovnih tehnika mikroskopske disekcije i bojenja. [20]

Napredak u mikroskopiji također je imao dubok utjecaj na biološko razmišljanje. Početkom 19. stoljeća brojni su biolozi ukazali na središnju važnost stanice. Zatim su 1838. Schleiden i Schwann počeli promicati sada univerzalne ideje da je (1) osnovna jedinica organizama stanica i (2) da pojedinačne stanice imaju sve karakteristike života, iako su se protivile ideji da (3) sve stanice potječu od diobe drugih stanica. Zahvaljujući radovima Roberta Remaka i Rudolfa Virchowa, međutim, do 1860 -ih većina je biologa prihvatila sva tri načela onoga što je postalo poznato kao stanična teorija. [21] [22]

U međuvremenu su taksonomija i klasifikacija u fokusu povjesničara prirode. Carl Linnaeus objavio je 1735. osnovnu taksonomiju za svijet prirode (čije su se varijacije koristile od tada), a 1750 -ih je uveo znanstvena imena za sve svoje vrste. [23] Georges-Louis Leclerc, Comte de Buffon, tretirao je vrste kao umjetne kategorije, a žive oblike kao savitljive-čak sugerirajući mogućnost zajedničkog podrijetla. Iako se protivio evoluciji, Buffon je ključna osoba u povijesti evolucijske misli, njegovo je djelo utjecalo na evolucijske teorije i Lamarcka i Darwina. [24]

Ozbiljno evolucijsko razmišljanje nastalo je iz djela Jean-Baptiste Lamarcka, koji je prvi predstavio koherentnu teoriju evolucije. [26] On je ustvrdio da je evolucija posljedica stresa okoliša na svojstva životinja, što znači da što se češće i rigoroznije koristi neki organ, on postaje složeniji i učinkovitiji, prilagođavajući tako životinju svom okolišu. Lamarck je vjerovao da se te stečene osobine tada mogu prenijeti na potomstvo životinje, koje će ih dodatno razviti i usavršiti. [27] Međutim, britanski je prirodoslovac Charles Darwin, kombinirajući Humboldtov biogeografski pristup, uniformističku geologiju Lyella, Malthusove spise o porastu stanovništva te vlastitu morfološku stručnost i opsežna prirodna opažanja, stvorio uspješniju evolucijsku teoriju o prirodnom odabiru slična razmišljanja i dokazi naveli su Alfreda Russela Wallacea da neovisno dođe do istih zaključaka. [28] [29] Darwinova teorija evolucije prirodnom selekcijom brzo se proširila znanstvenom zajednicom i uskoro je postala središnji aksiom brzo razvijajuće se znanosti o biologiji.

Osnova moderne genetike započela je radom Gregora Mendela, koji je predstavio svoj rad, "Versuche über Pflanzenhybriden"(" Eksperimenti na hibridizaciji biljaka "), 1865. godine, [30] koji je izložio načela biološkog nasljeđa, služeći kao osnova za modernu genetiku. [31] Međutim, značaj njegova rada shvaćen je tek početkom 20. stoljeća kada je evolucija postala jedinstvena teorija jer je moderna sinteza pomirila darvinovsku evoluciju s klasičnom genetikom. [32] 1940-ih i ranih 1950-ih, niz eksperimenata Alfreda Hersheya i Marthe Chase ukazao je na DNK kao komponentu kromosoma koja ima tu osobinu- koji su nosili jedinice koje su postale poznate kao geni. Usredotočenost na nove vrste modelnih organizama poput virusa i bakterija, zajedno s otkrićem dvostruke spiralne strukture DNA od strane Jamesa Watsona i Francis Cricka 1953., označilo je prijelaz u eru molekularne genetike. Od 1950 -ih do danas biologija je uvelike proširena u molekularnoj domeni. Genetski kod razbili su Har Gobind Khorana, Robert W. Holley i Marshall Warren Nirenberg af Ter je DNK sadržavao kodone. Konačno, Projekt ljudskog genoma pokrenut je 1990. s ciljem mapiranja općeg ljudskog genoma. Ovaj je projekt u biti dovršen 2003. [33], a daljnja se analiza još uvijek objavljuje. Projekt ljudskog genoma bio je prvi korak u globaliziranom nastojanju da se akumulirano znanje iz biologije uključi u funkcionalnu, molekularnu definiciju ljudskog tijela i tijela drugih organizama.

Kemijska osnova

Atomi i molekule

Svi živi organizmi sastoje se od materije, a sva materija od elemenata. [34] Kisik, ugljik, vodik i dušik četiri su elementa koji čine 96% svih živih organizama, a kalcij, fosfor, sumpor, natrij, klor i magnezij čine preostalih 3,7%. [34] Različiti elementi mogu se kombinirati da tvore spojeve kao što je voda, koja je temeljna za život. [34] Život na Zemlji započeo je iz vode i tamo ostao oko tri milijarde godina prije nego što je migrirao na kopno. [35] Materija može postojati u različitim stanjima kao krutina, tekućina ili plin.

Najmanja jedinica elementa je atom koji se sastoji od jezgre i jednog ili više elektrona vezanih za jezgru. Jezgra se sastoji od jednog ili više protona i nekoliko neutrona. Pojedinačni atomi mogu se držati zajedno kemijskim vezama da tvore molekule i ionske spojeve. [34] Uobičajene vrste kemijskih veza uključuju ionske veze, kovalentne veze i vodikove veze. Ionska veza uključuje elektrostatičko privlačenje između suprotno nabijenih iona ili između dva atoma s oštro različitim elektronegativnostima [36], a primarna je interakcija u ionskim spojevima. Ioni su atomi (ili skupine atoma) s elektrostatičkim nabojem. Atomi koji dobivaju elektrone stvaraju negativno nabijene ione (koji se nazivaju anioni), dok oni koji gube elektrone stvaraju pozitivno nabijene ione (koji se nazivaju kationi).

Za razliku od ionskih veza, kovalentna veza uključuje podjelu elektronskih parova među atomima. Ovi elektronski parovi i stabilna ravnoteža privlačnih i odbojnih sila između atoma, kada dijele elektrone, poznati su kao kovalentna veza. [37]

Vodikova veza prvenstveno je elektrostatička sila privlačenja između atoma vodika koji je kovalentno vezan za elektronegativniji atom ili skupinu poput kisika. Sveprisutan primjer vodikove veze nalazi se između molekula vode. U diskretnoj molekuli vode postoje dva atoma vodika i jedan atom kisika. Dvije molekule vode mogu između sebe stvoriti vodikovu vezu. Kad je prisutno više molekula, kao što je slučaj s tekućom vodom, moguće je više veza jer kisik jedne molekule vode ima dva usamljena para elektrona, od kojih svaki može tvoriti vodikovu vezu s vodikom na drugoj molekuli vode.

Organski spojevi

S izuzetkom vode, gotovo sve molekule koje čine svaki živi organizam sadrže ugljik. [38] [39] Ugljik može tvoriti vrlo duge lance međusobno povezanih veza ugljik -ugljik, koji su jaki i stabilni. Najjednostavniji oblik organske molekule je ugljikovodik, koji je velika obitelj organskih spojeva koji se sastoje od atoma vodika vezanih u lanac ugljikovih atoma. Ugljikovodikova okosnica može biti zamijenjena drugim atomima. U kombinaciji s drugim elementima, poput kisika, vodika, fosfora i sumpora, ugljik može tvoriti mnoge skupine važnih bioloških spojeva poput šećera, masti, aminokiselina i nukleotida.

Makromolekule

Molekule kao što su šećeri, aminokiseline i nukleotidi mogu djelovati kao pojedinačne ponavljajuće se jedinice koje se nazivaju monomeri i tvore molekule slične lancima zvane polimeri putem kemijskog procesa zvanog kondenzacija. [40] Na primjer, aminokiseline mogu tvoriti polipeptide dok nukleotidi mogu tvoriti nizove deoksiribonukleinske kiseline (DNA) ili ribonukleinske kiseline (RNA). Polimeri čine tri od četiri makromolekule (polisaharidi, lipidi, proteini i nukleinske kiseline) koje se nalaze u svim živim organizmima. Svaka makromolekula ima posebnu ulogu u bilo kojoj stanici. Na primjer, neki polisaharidi mogu funkcionirati kao skladišni materijal koji se može hidrolizirati kako bi se stanicama osigurao šećer. Lipidi su jedina klasa makromolekula koje se ne sastoje od polimera, a biološki najvažniji lipidi su masti, fosfolipidi i steroidi. [40] Proteini su najrazličitiji od makromolekula, koji uključuju enzime, transportne proteine, velike signalne molekule, antitijela i strukturne proteine. Konačno, nukleinske kiseline pohranjuju, prenose i izražavaju nasljedne informacije. [40]

Stanice

Stanična teorija tvrdi da su stanice temeljne jedinice života, da su sva živa bića sastavljena od jedne ili više stanica i da sve stanice nastaju iz već postojećih stanica diobom stanica. [41] Većina stanica je vrlo mala, promjera u rasponu od 1 do 100 mikrometra i stoga su vidljive samo pod svjetlosnim ili elektronskim mikroskopom. [42] Općenito postoje dvije vrste stanica: eukariotske stanice koje sadrže jezgru i prokariotske stanice koje nemaju. Prokarioti su jednostanični organizmi poput bakterija, dok eukarioti mogu biti jednostanični ili višestanični. U višestaničnim organizmima svaka stanica u tijelu organizma potječe u konačnici iz jedne stanice oplođene jajne stanice.

Stanična struktura

Svaka je stanica zatvorena unutar stanične membrane koja odvaja njezinu citoplazmu od izvanstaničnog prostora. [43] Stanična membrana sastoji se od lipidnog dvosloja, uključujući kolesterole koji se nalaze između fosfolipida kako bi održali svoju fluidnost na različitim temperaturama. Stanične membrane su polupropusne i omogućuju prolaz malim molekulama poput kisika, ugljičnog dioksida i vode, a ograničavaju kretanje većih molekula i nabijenih čestica poput iona.[44] Stanične membrane također sadrže membranske proteine, uključujući integralne membranske proteine ​​koji prolaze kroz membranu služeći kao membranski transporteri, te periferne proteine ​​koji se labavo vežu na vanjsku stranu stanične membrane, djelujući kao enzimi koji oblikuju stanicu. [45] Stanične membrane uključene su u različite stanične procese kao što su stanična adhezija, pohranjivanje električne energije i stanična signalizacija te služe kao površina za vezanje za nekoliko izvanstaničnih struktura kao što su stanična stijenka, glikokaliks i citoskelet.

Unutar citoplazme stanice postoji mnogo biomolekula kao što su proteini i nukleinske kiseline. [46] Osim biomolekula, eukariotske stanice imaju specijalizirane strukture zvane organele koje imaju vlastite lipidne dvoslojeve ili su prostorno jedinice. Ti organeli uključuju jezgru stanice koja sadrži genetske podatke stanice ili mitohondrije koji stvaraju adenozin trifosfat (ATP) za pokretanje staničnih procesa. Ostale organele, poput endoplazmatskog retikuluma i Golgijevog aparata, igraju ulogu u sintezi i pakiranju proteina. Biomolekule poput proteina mogu biti zahvaćene lizosomima, drugom specijaliziranom organelom. Biljne stanice imaju dodatne organele koje ih razlikuju od životinjskih stanica, poput stanične stjenke, kloroplasta i vakuole.

Metabolizam

Sve stanice zahtijevaju energiju za održavanje staničnih procesa. Energija je sposobnost obavljanja posla, koja se u termodinamici može izračunati pomoću Gibbsove slobodne energije. Prema prvom zakonu termodinamike, energija se čuva, tj. Ne može se stvoriti niti uništiti. Dakle, kemijske reakcije u stanici ne stvaraju novu energiju, već su uključene u transformaciju i prijenos energije. [47] Ipak, svi prijenosi energije dovode do nekog gubitka iskoristive energije, što povećava entropiju (ili stanje poremećaja) kako je navedeno u drugom zakonu termodinamike. Kao rezultat toga, živi organizmi poput stanica zahtijevaju stalan unos energije za održavanje niskog stanja entropije. U stanicama se energija može prenijeti kao elektroni tijekom redoks (redukcijsko -oksidacijskih) reakcija, pohraniti u kovalentne veze i generirati kretanjem iona (npr. Vodika, natrija, kalija) preko membrane.

Metabolizam je skup kemijskih reakcija koje održavaju život u organizmima. Tri glavne svrhe metabolizma su: pretvaranje hrane u energiju za pokretanje staničnih procesa, pretvaranje hrane/goriva u gradivne blokove za proteine, lipide, nukleinske kiseline i neke ugljikohidrate te uklanjanje metaboličkog otpada. Ove reakcije katalizirane enzimima omogućuju organizmima rast i razmnožavanje, održavanje strukture i reagiranje na okoliš. Metaboličke reakcije mogu se kategorizirati kao kataboličke - razgradnja spojeva (na primjer, razgradnja glukoze u piruvat staničnim disanjem) ili anaboličke - nakupljanje (sinteza) spojeva (poput proteina, ugljikohidrata, lipida i nukleinskih kiseline). Obično katabolizam oslobađa energiju, a anabolizam troši energiju.

Kemijske reakcije metabolizma organizirane su u metaboličke putove u kojima se jedna kemikalija pretvara u niz koraka u drugu kemikaliju, pri čemu svaki korak olakšava određeni enzim. Enzimi su ključni za metabolizam jer omogućuju organizmima da pokrenu željene reakcije koje zahtijevaju energiju koja se neće sama dogoditi, povezujući ih sa spontanim reakcijama koje oslobađaju energiju. Enzimi djeluju kao katalizatori - omogućuju da se reakcija odvija brže bez da se ona troši - smanjujući količinu energije aktivacije potrebne za pretvaranje reaktanata u produkte. Enzimi također omogućuju regulaciju brzine metaboličke reakcije, na primjer kao odgovor na promjene u staničnom okruženju ili na signale iz drugih stanica.

Stanično disanje

Stanično disanje je skup metaboličkih reakcija i procesa koji se odvijaju u stanicama organizama za pretvaranje kemijske energije iz hranjivih tvari u adenozin trifosfat (ATP), a zatim oslobađaju otpadne tvari. [48] ​​Reakcije uključene u disanje su kataboličke reakcije, koje razbijaju velike molekule na manje, oslobađajući energiju jer se slabe visokoenergetske veze, osobito u molekularnom kisiku, [49] zamjenjuju jačim vezama u produktima. Disanje je jedan od ključnih načina na koji stanica oslobađa kemijsku energiju za poticanje stanične aktivnosti. Ukupna reakcija odvija se u nizu biokemijskih koraka, od kojih su neki redoks reakcije. Iako je stanično disanje tehnički reakcija izgaranja, očito ne sliči onoj kada se dogodi u živoj stanici zbog sporog, kontroliranog oslobađanja energije iz niza reakcija.

Šećer u obliku glukoze glavni je nutrijent koji koriste životinjske i biljne stanice u disanju. Stanično disanje koje uključuje kisik naziva se aerobno disanje koje ima četiri stupnja: glikolizu, ciklus limunske kiseline (ili Krebsov ciklus), transportni lanac elektrona i oksidativnu fosforilaciju. [50] Glikoliza je metabolički proces koji se događa u citoplazmi pri čemu se glukoza pretvara u dva piruvata, pri čemu se istovremeno proizvode dvije neto molekule ATP -a. [50] Svaki piruvat se zatim oksidira u acetil-CoA kompleksom piruvat dehidrogenaze, koji također stvara NADH i ugljični dioksid. Acetil-Coa ulazi u ciklus limunske kiseline, koji se odvija unutar mitohondrijskog matriksa. Na kraju ciklusa, ukupni prinos iz 1 glukoze (ili 2 piruvata) je 6 NADH, 2 FADH2i 2 molekule ATP -a. Konačno, sljedeća faza je oksidativna fosforilacija, koja se kod eukariota javlja u mitohondrijskim kristama. Oksidativna fosforilacija obuhvaća transportni lanac elektrona, koji je niz od četiri proteinska kompleksa koji prenose elektrone iz jednog kompleksa u drugi, oslobađajući tako energiju iz NADH i FADH2 to je povezano s pumpanjem protona (vodikovih iona) preko unutarnje mitohondrijske membrane (kemiosmoza), koje stvara protonsku pokretačku silu. [50] Energija pokretačke sile protona tjera enzim ATP sintazu da sintetizira više ATP -a fosforiliranjem ADP -a. Prijenos elektrona završava s molekularnim kisikom koji je konačni akceptor elektrona.

Da nema kisika, piruvat se ne bi metabolizirao staničnim disanjem, već prolazi kroz proces fermentacije. Piruvat se ne transportira u mitohondrije, već ostaje u citoplazmi, gdje se pretvara u otpadne proizvode koji se mogu ukloniti iz stanice. To služi za oksidaciju nosača elektrona kako bi mogli ponovno izvesti glikolizu i ukloniti višak piruvata. Fermentacija oksidira NADH u NAD + pa se može ponovno koristiti u glikolizi. U nedostatku kisika, fermentacija sprječava nakupljanje NADH u citoplazmi i osigurava NAD + za glikolizu. Ovaj otpadni proizvod varira ovisno o organizmu. U skeletnim mišićima otpadni proizvod je mliječna kiselina. Ova vrsta fermentacije naziva se fermentacija mliječne kiseline. U napornim vježbama, kada potrebe za energijom premašuju opskrbu energijom, dišni lanac ne može obraditi sve atome vodika spojene NADH -om. Tijekom anaerobne glikolize, NAD + se regenerira kada se parovi vodika spoje s piruvatom i tvore laktat. Stvaranje laktata katalizira laktat dehidrogenaza u reverzibilnoj reakciji. Laktat se također može koristiti kao neizravni prekursor glikogena u jetri. Tijekom oporavka, kada kisik postane dostupan, NAD + se veže na vodik iz laktata i tvori ATP. U kvascu su otpadni proizvodi etanol i ugljični dioksid. Ova vrsta fermentacije poznata je kao alkoholna ili etanolna fermentacija. ATP nastao u ovom procesu nastaje fosforilacijom na razini supstrata, za koju nije potreban kisik.

Fotosinteza

Fotosinteza je proces koji koriste biljke i drugi organizmi za pretvaranje svjetlosne energije u kemijsku energiju koja se kasnije može osloboditi da potakne metaboličke aktivnosti organizma putem staničnog disanja. Ta se kemijska energija pohranjuje u molekulama ugljikohidrata, poput šećera, koji se sintetiziraju iz ugljičnog dioksida i vode. [51] [52] [53] U većini slučajeva, kisik se također oslobađa kao otpadni proizvod. Većina biljaka, algi i cijanobakterija vrši fotosintezu, koja je uvelike odgovorna za proizvodnju i održavanje sadržaja kisika u Zemljinoj atmosferi, te opskrbljuje većinu energije potrebne za život na Zemlji. [54]

Fotosinteza ima četiri stupnja: apsorpcija svjetlosti, transport elektrona, sinteza ATP -a i fiksacija ugljika. [50] Apsorpcija svjetlosti početni je korak fotosinteze pri čemu svjetlosnu energiju apsorbiraju pigmenti klorofila vezani za proteine ​​u membranama tilakoida. Apsorbirana svjetlosna energija koristi se za uklanjanje elektrona iz donatora (vode) u primarni akceptor elektrona, kinon označen kao Q. U drugoj fazi, elektroni se kreću od kinonskog primarnog akceptora elektrona kroz niz nosača elektrona dok ne dosegnu konačni akceptor elektrona, koji je obično oksidirani oblik NADP +, koji se reducira u NADPH, proces koji se odvija u kompleksu proteina koji se naziva fotosustav I (PSI). Prijenos elektrona povezan je s kretanjem protona (ili vodika) od strome do membrane tilakoida, koji tvori gradijent pH preko membrane jer vodik postaje koncentriraniji u lumenu nego u stromi. To je analogno protonsko-motornoj sili koja se stvara kroz unutarnju mitohondrijsku membranu u aerobnom disanju. [50]

Tijekom treće faze fotosinteze, kretanje protona niz gradijent njihove koncentracije od lumena tilakoida do strome kroz ATP sintazu je povezano sa sintezom ATP te iste ATP sintaze. [50] NADPH i ATP-ovi nastali reakcijama ovisnim o svjetlu u drugoj, odnosno trećoj fazi, osiguravaju energiju i elektrone za poticanje sinteze glukoze vezanjem atmosferskog ugljičnog dioksida u postojeće organske ugljikove spojeve, poput ribuloza bisfosfata ( RuBP) u nizu reakcija neovisnih o svjetlu (ili tamnih) koje se nazivaju Calvinov ciklus. [55]

Stanična signalizacija

Stanična komunikacija (ili signalizacija) je sposobnost stanica da primaju, obrađuju i prenose signale sa svojim okruženjem i sa samim sobom. [56] [57] Signali mogu biti ne-kemijski poput svjetlosti, električnih impulsa i topline, ili kemijski signali (ili ligandi) koji stupaju u interakciju s receptorima, koji se mogu naći ugrađeni u staničnu membranu druge stanice ili se nalaze duboko unutra ćelija. [58] [57] Općenito postoje četiri vrste kemijskih signala: autokrini, parakrini, jukstakrinski i hormonski. [58] U autokrinoj signalizaciji, ligand utječe na istu stanicu koja ga oslobađa. Tumorske stanice, na primjer, mogu se nekontrolirano razmnožavati jer ispuštaju signale koji iniciraju njihovu vlastitu samopodjelu. U parakrinoj signalizaciji, ligand difundira u obližnje stanice i utječe na njih. Na primjer, moždane stanice zvane neuroni oslobađaju ligande zvane neurotransmiteri koji difundiraju kroz sinaptički rascjep kako bi se povezali s receptorom na susjednoj stanici, poput drugog neurona ili mišićne stanice. U jukstakrinskoj signalizaciji postoji izravan kontakt između signalne i odgovorne stanice. Konačno, hormoni su ligandi koji putuju kroz krvožilni sustav životinja ili vaskularni sustav biljaka kako bi došli do svojih ciljnih stanica. Nakon što se ligand veže s receptorom, može utjecati na ponašanje druge stanice, ovisno o vrsti receptora. Na primjer, neurotransmiteri koji se vežu s inotropnim receptorom mogu promijeniti ekscitabilnost ciljne stanice. Druge vrste receptora uključuju receptore protein kinaze (npr. Receptor za hormon inzulin) i receptore vezane za G protein. Aktivacija receptora povezanih s proteinom G može pokrenuti druge glasničke kaskade. Postupak kojim se kemijski ili fizički signal prenosi kroz stanicu kao niz molekularnih događaja naziva se transdukcija signala

Stanični ciklus

Stanični ciklus je niz događaja koji se događaju u stanici zbog čega se ona dijeli na dvije stanice kćeri. Ti događaji uključuju dupliciranje njegove DNK i nekih njezinih organela, te kasnije podjelu njene citoplazme na dvije stanice kćeri u procesu koji se naziva dioba stanica. [59] U eukariota (tj. Životinjskih, biljnih, gljivičnih i protističkih stanica) postoje dvije različite vrste diobe stanica: mitoza i mejoza. [60] Mitoza je dio staničnog ciklusa, u kojem su replicirani kromosomi odvojeni u dvije nove jezgre. Od diobe stanica nastaju genetski identične stanice u kojima se održava ukupan broj kromosoma. Općenito, mitozi (podjeli jezgre) prethodi S faza interfaze (tijekom koje se DNK replicira), a često je slijede telofaza i citokineza koja dijeli citoplazmu, organele i staničnu membranu jedne stanice na dvije nove stanice koji sadrže približno jednake udjele ovih staničnih komponenti. Različite faze mitoze zajedno definiraju mitotičku fazu životinjskog staničnog ciklusa - podjelu matične stanice na dvije genetski identične stanice kćeri. [61] Stanični ciklus je vitalni proces kojim se jednostanično oplođeno jaje razvija u zreli organizam, kao i proces kojim se obnavljaju kosa, koža, krvne stanice i neki unutarnji organi. Nakon diobe stanica, svaka od stanica kćeri započinje međufazu novog ciklusa. Za razliku od mitoze, mejoza rezultira četiri haploidne stanice kćeri podvrgavajući se jednom krugu replikacije DNK nakon čega slijede dvije diobe. [62] Homologni kromosomi odvajaju se u prvom podjelu (mejoza I), a sestrinske kromatide u drugom odjeljenju (mejoza II). Oba ova ciklusa diobe stanica koriste se u procesu spolne reprodukcije u nekom trenutku svog životnog ciklusa. Vjeruje se da su oboje prisutni u posljednjem eukariotskom zajedničkom pretku.

Prokarioti (tj. Arheje i bakterije) također mogu proći diobu stanica (ili binarnu fisiju). Za razliku od procesa mitoze i mejoze u eukariota, binarna fisija koja se javlja u prokariota odvija se bez stvaranja vretenastog aparata na stanici. Prije binarne fisije, DNK u bakteriji je čvrsto namotana. Nakon što se otkotrljao i duplicirao, povlači se na zasebne polove bakterije dok povećava veličinu kako bi se pripremio za cijepanje. Rastom nove stanične stjenke počinje se odvajati bakterija (uzrokovana polimerizacijom FtsZ-a i stvaranjem "Z-prstena") [63] Nova stanična stijenka (septum) potpuno se razvija, što rezultira potpunim cijepanjem bakterije. Nove stanice kćeri imaju čvrsto namotane DNK štapiće, ribosome i plazmide.

Genetika

Nasljeđivanje

Genetika je znanstveno proučavanje nasljedstva. [64] [65] [66] Mendelsko naslijeđe, konkretno, je proces kojim se geni i svojstva prenose s roditelja na potomstvo. [31] Formulirao ga je Gregor Mendel, na temelju svog rada s biljkama graška sredinom devetnaestog stoljeća. Mendel je uspostavio nekoliko načela nasljeđivanja. Prva je da su genetske karakteristike, koje se sada nazivaju aleli, diskretne i imaju alternativne oblike (npr. Ljubičasta naspram bijele ili visoka naspram patuljaka), svaka naslijeđena od jednog od dva roditelja. Na temelju njegovog zakona dominacije i uniformnosti, koji kaže da su neki aleli dominantni, dok su drugi recesivni, organizam s barem jednim dominantnim alelom pokazat će fenotip tog dominantnog alela. [67] Izuzeci od ovog pravila uključuju prodornost i ekspresivnost. [31] Mendel je primijetio da se tijekom stvaranja gameta aleli za svaki gen odvajaju jedan od drugog tako da svaka gameta nosi samo jedan alel za svaki gen, što je navedeno u njegovu zakonu segregacije. Heterozigotni pojedinci proizvode gamete s jednakom učestalošću od dva alela. Konačno, Mendel je formulirao zakon neovisnog asortimana, koji kaže da se geni različitih svojstava mogu neovisno odvajati tijekom stvaranja gameta, tj. Geni su nepovezani. Izuzetak od ovog pravila bile bi osobine koje su povezane sa spolom. Test križanja mogu se provesti kako bi se eksperimentalno utvrdio temeljni genotip organizma s dominantnim fenotipom. [68] Punnettov kvadrat može se koristiti za predviđanje rezultata testnog križanja. Teoriju nasljeđivanja kromosoma, koja navodi da se geni nalaze na kromosomima, podržali su eksperimenti Thomasa Morgansa s voćnim mušicama, koji su uspostavili spolnu vezu između boje očiju i spola kod ovih insekata. [69] Kod ljudi i drugih sisavaca (npr. Pasa) nije moguće ili praktično provoditi probne unakrsne pokuse. Umjesto toga, rodoslovi, koji su genetski prikazi obiteljskog stabla, [70] koriste se umjesto toga za praćenje nasljeđivanja određene osobine ili bolesti kroz više generacija. [71]

Deoksiribonukleinska kiselina (DNA) je molekula sastavljena od dva polinukleotidna lanca koji se zamotaju jedan oko drugog u dvostruku spiralu koja nosi genetske nasljedne informacije. Dva lanca DNA poznata su kao polinukleotidi jer se sastoje od monomera koji se nazivaju nukleotidi. [72] [73] Svaki se nukleotid sastoji od jedne od četiri dušične baze (citozin [C], gvanin [G], adenin [A] ili timin [T]), šećera koji se naziva deoksiriboza i fosfatne skupine. Nukleotidi su međusobno povezani lancem kovalentnim vezama između šećera jednog nukleotida i fosfata sljedećeg, što rezultira izmjeničnom okosnicom šećer-fosfat. Niz ove četiri baze duž kralježnice kodira genetske informacije. Baze dva polinukleotidna lanca međusobno su vezane vodikovim vezama, u skladu s pravilima uparivanja baza (A s T i C s G), kako bi nastala dvolančana DNA. Baze su podijeljene u dvije skupine: pirimidini i purini. U DNK, pirimidini su timin i citozin, dok su purini adenin i gvanin. Dvije niti DNK teku jedna u drugu u suprotnim smjerovima i stoga su antiparalelne. DNK se replicira nakon što se dvije niti odvoje.

Gen je jedinica nasljedstva koja odgovara području DNA koje na određene načine utječe na oblik ili funkciju organizma. DNK se u eukariota nalazi kao linearni kromosom, a u prokariota kao kružni kromosom. Kromosom je organizirana struktura koja se sastoji od DNA i histona. Skup kromosoma u stanici i sve druge nasljedne informacije koje se nalaze u mitohondrijima, kloroplastima ili na drugim mjestima zajedno su poznati kao stanični genom. U eukariota je genomska DNA lokalizirana u jezgri stanice ili s malim količinama u mitohondrijima i kloroplastima. [74] U prokariota se DNK nalazi u tijelu nepravilnog oblika u citoplazmi zvanom nukleoid. [75] Genetske informacije u genomu nalaze se unutar gena, a potpuni sklop tih informacija u organizmu naziva se njegov genotip. [76] Geni kodiraju informacije potrebne stanicama za sintezu bjelančevina, koje pak igraju središnju ulogu u utjecaju na konačni fenotip organizma.

Ekspresija gena

Ekspresija gena je proces u kojem se informacije iz gena koriste u sintezi funkcionalnog genskog proizvoda koji mu omogućuje proizvodnju krajnjih proizvoda, proteina ili nekodirajuće RNA, te na kraju utječe na fenotip, kao konačni učinak. Proces je sažet u središnjoj dogmi molekularne biologije koju je prvi formulirao Francis Crick 1958. [77] [78] [79] Ekspresija gena je najtemeljnija razina na kojoj genotip daje fenotip, tj. Uočljivu osobinu. Genetski podaci pohranjeni u DNK predstavljaju genotip, dok fenotip proizlazi iz sinteze proteina koji kontroliraju strukturu i razvoj organizma ili djeluju kao enzimi koji kataliziraju određene metaboličke putove. Veliki dio DNK (npr.,>> 98% u ljudi) nije kodiran, što znači da ti odsjeci ne služe kao uzorci za proteinske sekvence. Messenger RNA (mRNA) lanci stvaraju se pomoću DNA lanaca kao predloška u procesu koji se naziva transkripcija, gdje se baze DNA mijenjaju za njihove odgovarajuće baze, osim u slučaju timina (T), za koji RNA zamjenjuje uracil (U). [80] Pod genetskim kodom, ti lanci mRNA određuju slijed aminokiselina unutar proteina u procesu koji se naziva translacija, a koji se javlja u ribosomima. Taj proces koriste svi životi - eukarioti (uključujući višestanične organizme), prokarioti (bakterije i arheje) i virusi - za stvaranje makromolekularnih mehanizama za život. Genski proizvodi često su proteini, ali u genima koji ne kodiraju proteine, poput transferne RNA (tRNA) i male nuklearne RNA (snRNA), proizvod je funkcionalna nekodirajuća RNA. [81] [82] Svi koraci u procesu ekspresije gena mogu se regulirati, uključujući transkripciju, spajanje RNA, translaciju i post-translacijsku modifikaciju proteina. Regulacija ekspresije gena daje kontrolu nad vremenom, mjestom i količinom danog genskog proizvoda (proteina ili ncRNA) prisutnog u stanici i može imati dubok učinak na staničnu strukturu i funkciju.

Genomi

Genom je kompletan skup DNK organizma, uključujući sve njegove gene. [83] Sekvenciranje i analiza genoma može se obaviti pomoću visokopropusnog sekvenciranja DNA i bioinformatike za sastavljanje i analizu funkcije i strukture cijelih genoma. [84] [85] [86] Mnogi geni kodiraju više od jednog proteina, a posttranslacijske modifikacije povećavaju raznolikost proteina unutar stanice. Proteom stanice je cijeli skup proteina izražen njezinim genomom. [87] Genomi prokariota su mali, kompaktni i raznoliki. Nasuprot tome, genomi eukariota su veći i složeniji, kao što imaju više regulatornih sekvenci, a veći dio njegovog genoma čine nekodirajuće DNA sekvence za funkcionalnu RNA (rRNA, tRNA i mRNA) ili regulatorne sekvence. Genomi različitih modelnih organizama kao što su arabidopsis, voćna muha, miševi, nematode i kvasac su sekvencionirani. Sekvenciranje cijelog ljudskog genoma donijelo je praktične primjene, poput DNK otiska prsta, koji se može koristiti za testiranje očinstva i forenziku. U medicini, sekvenciranje cijelog ljudskog genoma omogućilo je identifikaciju mutacija koje uzrokuju tumore, kao i gena koji uzrokuju specifičan genetski poremećaj. [87]

Biotehnologija

Biotehnologija je uporaba stanica ili živih organizama za razvoj proizvoda za ljude. [88] Uključuje alate kao što je rekombinantna DNA, a to su molekule DNA nastale laboratorijskim metodama genetske rekombinacije, poput molekularnog kloniranja, koje okupljaju genetski materijal iz više izvora, stvarajući sekvence koje se inače ne bi našle u genomu. Ostali alati uključuju uporabu genomskih knjižnica, DNK mikromreža, ekspresijskih vektora, sintetičku genomiku i uređivanje gena CRISPR. [88] [89] Mnogi od ovih alata imaju široku primjenu, poput stvaranja medicinski korisnih proteina ili poboljšanja uzgoja biljaka i stočarstva. [88] Ljudski inzulin, na primjer, bio je prvi lijek napravljen korištenjem tehnologije rekombinantne DNA. Drugi pristupi, poput farminga, mogu proizvesti velike količine medicinski korisnih proizvoda korištenjem genetski modificiranih organizama. [88]

Geni, razvoj i evolucija

Razvoj je proces kojim višećelijski organizam (biljka ili životinja) prolazi kroz niz promjena, počevši od jedne stanice, i poprimajući različite oblike koji su karakteristični za njezin životni ciklus. [90] Četiri su ključna procesa u osnovi razvoja: Određivanje, diferencijacija, morfogeneza i rast. Određivanje postavlja razvojnu sudbinu stanice, koja postaje sve restriktivnija tijekom razvoja. Diferencijacija je proces kojim se specijalizirane stanice iz manje specijaliziranih stanica poput matičnih stanica. [91] [92] Matične stanice su nediferencirane ili djelomično diferencirane stanice koje se mogu diferencirati u različite vrste stanica i neograničeno umnožavati kako bi proizvele više istih matičnih stanica. [93] Stanična diferencijacija dramatično mijenja veličinu, oblik, membranski potencijal, metaboličku aktivnost i osjetljivost na signale, što je uvelike posljedica visoko kontroliranih modifikacija ekspresije gena i epigenetike. Uz nekoliko iznimki, stanična diferencijacija gotovo nikada ne uključuje promjenu samog DNK slijeda. [94] Dakle, različite stanice mogu imati vrlo različite fizičke karakteristike unatoč tome što imaju isti genom. Morfogeneza ili razvoj tjelesnog oblika rezultat je prostornih razlika u ekspresiji gena. [90] Konkretno, organizacijom diferenciranih tkiva u određene strukture, poput ruku ili krila, koja je poznata kao stvaranje uzorka, upravljaju morfogeni, signalne molekule koje se kreću iz jedne skupine stanica u okolne stanice, stvarajući gradijent morfogena kako je opisano po uzoru na francusku zastavu. Apoptoza ili programirana stanična smrt javlja se i tijekom morfogeneze, poput smrti stanica između znamenki u embrionalnom razvoju čovjeka, čime se oslobađaju pojedini prsti na rukama i nogama. Ekspresija gena transkripcijskog faktora može odrediti smještaj organa u biljci, a kaskada transkripcijskih faktora sama može uspostaviti segmentaciju tijela u voćnoj mušici. [90]

Mali dio gena u genomu organizma koji se naziva razvojno-genetski set alata kontrolira razvoj tog organizma. Ovi geni iz alata vrlo su očuvani među vrstama, što znači da su stari i vrlo slični u široko odvojenim skupinama životinja. Razlike u primjeni gena alata utječu na plan tijela i broj, identitet i uzorak dijelova tijela. Među najvažnijim genima alata su Hox geni. Hox geni određuju gdje će ponavljajući dijelovi, poput mnogih kralježaka zmija, rasti u embriju ili larvi u razvoju. [95] Varijacije u priručniku mogle su proizvesti veliki dio morfološke evolucije životinja. Alat može pokrenuti evoluciju na dva načina. Gen iz kompleta alata može se izraziti na drugačiji način, na primjer kada je kljun Darwinove velike zebe povećan BMP gen, [96] ili kada su zmije izgubile noge kao Bez distala (Dlx) geni su postali nedovoljno izraženi ili uopće nisu izraženi na mjestima gdje su drugi gmazovi nastavili stvarati svoje udove. [97] Ili, gen alata može dobiti novu funkciju, što se vidi u mnogim funkcijama tog istog gena, distalno manje, koji kontrolira tako raznolike strukture poput mandibule kod kralježnjaka, [98] [99] nogu i antena u voćnoj mušici, [100] i uzorak očnih pjega u krilima leptira. [101] S obzirom na to da male promjene u genima alata mogu uzrokovati značajne promjene u tjelesnim strukturama, često su omogućile konvergentnu ili paralelnu evoluciju.

Evolucija

Evolucijski procesi

Središnji organizacijski koncept u biologiji je da se život mijenja i razvija kroz evoluciju, što je promjena nasljednih karakteristika populacija tijekom uzastopnih generacija. [102] [103] Evolucija se sada koristi za objašnjenje velikih varijacija života na Zemlji. Uvjet evolucija je u znanstveni leksikon uveo Jean-Baptiste de Lamarck 1809. [104], a pedeset godina kasnije Charles Darwin i Alfred Russel Wallace formulirali su teoriju evolucije prirodnom selekcijom. [105] [106] [107] [108] Prema ovoj teoriji, pojedinci se međusobno razlikuju po nasljednim osobinama, što rezultira različitim stopama preživljavanja i razmnožavanja. Kao rezultat, vjerojatnije je da će se osobine koje su bolje prilagođene njihovom okruženju prenijeti na sljedeće generacije. [109] [110] Darwin nije bio svjestan Mendelinog nasljednog rada, pa točan mehanizam nasljeđivanja koji je u osnovi prirodne selekcije nije bio dobro shvaćen [111] sve do početka 20. stoljeća kada je moderna sinteza pomirila darvinističku evoluciju s klasičnom genetikom, koji je uspostavio neo-darvinističku perspektivu evolucije prirodnom selekcijom. [112] Ova perspektiva drži da se evolucija događa kada dođe do promjena u frekvencijama alela unutar populacije križanih organizama. U nedostatku bilo kakvog evolucijskog procesa koji bi djelovao na veliku slučajnu populaciju parenja, frekvencije alela ostat će konstantne kroz generacije, kako je opisano po Hardy -Weinbergovom principu. [113]

Drugi proces koji pokreće evoluciju je genetski pomak, koji je slučajna fluktuacija učestalosti alela u populaciji od jedne generacije do sljedeće. [114] Kad su selektivne sile odsutne ili su relativno slabe, učestalost alela je jednaka zanošenje prema gore ili prema dolje pri svakoj uzastopnoj generaciji jer su aleli podložni pogrešci uzorkovanja. [115] Ovo zanošenje se zaustavlja kada se alel na kraju fiksira, bilo nestankom iz populacije, bilo potpunom zamjenom ostalih alela. Genetski pomak može stoga samo zbog slučajnosti eliminirati neke alele iz populacije.

Specifikacija

Specifikacija je proces razdvajanja jedne loze u dvije loze koje se razvijaju neovisno jedna o drugoj. [116] Da bi došlo do specifikacije, mora postojati reproduktivna izolacija. [116] Reprodukcijska izolacija može biti posljedica nekompatibilnosti među genima kako je opisano u modelu Bateson – Dobzhansky – Muller. Izolacija reprodukcije također se povećava s genetskom divergencijom. Do specifikacije može doći ako postoje fizičke barijere koje dijele predačku vrstu, proces poznat kao alopatrijska specifikacija. [116] Nasuprot tome, simpatička specifikacija javlja se u odsutnosti fizičkih prepreka.

Prezigotska izolacija, poput mehaničke, vremenske, bihevioralne, stanišne i gametske izolacije, može spriječiti hibridizaciju različitih vrsta. [116] Slično, post-zigotske izolacije mogu rezultirati odabirom hibridizacije zbog manje održivosti hibrida ili hibridne neplodnosti (npr. Mazge). Hibridne zone mogu nastati ako bi došlo do nepotpune reproduktivne izolacije između dvije blisko povezane vrste.

Filogenije

Filogenija je evolucijska povijest određene skupine organizama ili njihovih gena. [117] Filogenija se može predstaviti pomoću filogenetskog stabla, što je dijagram koji prikazuje linije podrijetla među organizmima ili njihovim genima. Svaka linija povučena na vremenskoj osi stabla predstavlja lozu potomaka određene vrste ili populacije. Kad se loza podijeli na dva dijela, predstavljena je kao čvor (ili podijeljen) na filogenetskom stablu. Što s vremenom bude više rascjepa, više će grana biti na stablu, a zajednički predak svih organizama na tom stablu predstavljen je korijenom tog stabla. Filogenetsko drveće može prikazati evolucijsku povijest svih oblika života, veliku evolucijsku skupinu (npr. Insekte) ili još manju skupinu blisko povezanih vrsta. Unutar stabla bilo koja vrsta vrsta označena imenom je svojta (na primjer, ljudi, primati, sisavci ili kralježnjaci), a takson koji se sastoji od svih njegovih evolucijskih potomaka je klada. Usko povezane vrste nazivaju se sestrinskim vrstama, a blisko povezane klase su sestrinske vrste.

Filogenetsko drveće osnova je za usporedbu i grupiranje različitih vrsta. [117] Različite vrste koje dijele značajke naslijeđene od zajedničkog pretka opisane su kao homologne. Homologne značajke mogu biti bilo koje nasljedne osobine poput DNK sekvence, proteinske strukture, anatomske značajke i obrasci ponašanja. Kičmeni stub primjer je homologne značajke koju dijele sve životinje kralježnjaka. Osobine koje imaju sličan oblik ili funkciju, ali nisu izvedene od zajedničkog pretka, opisane su kao analogne značajke. Filogenije se mogu rekonstruirati za skupinu organizama primarnih interesa, koje se nazivaju skupina. Vrsta ili skupina koja je blisko povezana s međugrupom, ali je izvan nje filogenetski naziva se vanjska skupina, koja služi kao referentna točka u stablu. Korijen stabla nalazi se između unutarnje i vanjske skupine. [117] Kad se rekonstruiraju filogenetska stabla, može se generirati više stabala s različitim evolucijskim povijestima. Na temelju načela parsimonije (ili Occamove britve), favorizirano drvo je ono s najmanje evolucijskih promjena koje je potrebno pretpostaviti nad svim osobinama u svim skupinama. Računski algoritmi mogu se koristiti za utvrđivanje kako je stablo moglo evoluirati s obzirom na dokaze. [117]

Filogenija pruža osnovu biološke klasifikacije koja se temelji na Linnejskoj taksonomiji koju je razvio Carl Linnaeus u 18. stoljeću. [117] Ovaj sustav klasifikacije temelji se na rangu, pri čemu je najviši rang domena koju slijede kraljevstvo, tip, klasa, red, obitelj, rod i vrsta. [117] Svi živi organizmi mogu se klasificirati kao pripadnici jedne od tri domene: bakterije arheje (izvorno arhebakterije) (izvorno eubakterije) ili eukarije (uključuje protiste, gljive, biljno i životinjsko carstvo). [118] Binomska nomenklatura koristi se za klasifikaciju različitih vrsta. Na temelju ovog sustava svaka vrsta dobiva dva imena, jedno za svoj rod, a drugo za svoju vrstu. [117] Na primjer, ljudi jesu Homo sapiens, s Homo biti rod i sapiens biti vrsta. Prema dogovoru, znanstveni nazivi organizama su kurzivirani, pri čemu je samo prvo slovo roda napisano velikim slovima. [119] [120]

Povijest života

Povijest života na Zemlji prati procese evolucije organizama od najranije pojave života do danas. Zemlja je nastala prije otprilike 4,5 milijardi godina i sav život na Zemlji, i živ i izumrli, potječe od posljednjeg univerzalnog zajedničkog pretka koji je živio prije oko 3,5 milijardi godina. [121] [122] Sličnosti među svim poznatim današnjim vrstama ukazuju na to da su se u procesu evolucije odvojile od zajedničkog pretka. [123] Biolozi sveprisutnost genetskog koda smatraju dokazom univerzalnog zajedničkog podrijetla za sve bakterije, arheje i eukariote. [124] [10] [125] [126]

Mikrobne prostirke suživotnih bakterija i arheja bile su dominantni oblik života u ranoj arhejskoj epohi i smatra se da su se mnogi od glavnih koraka u ranoj evoluciji dogodili u ovom okruženju. [127] Najraniji dokazi o eukariotima datiraju od prije 1,85 milijardi godina, [128] [129] i iako su možda bili prisutni ranije, njihova se raznolikost ubrzala kada su počeli koristiti kisik u svom metabolizmu. Kasnije, prije otprilike 1,7 milijardi godina, počeli su se pojavljivati ​​višestanični organizmi s diferenciranim stanicama koje obavljaju specijalizirane funkcije. [130]

Višećelijske kopnene biljke nalik algama datiraju čak do prije oko milijardu godina [131], iako dokazi ukazuju na to da su mikroorganizmi formirali najranije kopnene ekosustave, prije najmanje 2,7 milijardi godina. [132] Smatra se da su mikroorganizmi utrli put nastanku kopnenih biljaka u ordovicijskom razdoblju. Kopnene biljke bile su toliko uspješne da se smatra da su pridonijele događaju izumiranja u kasnom devonu. [133]

Biota Ediacara pojavljuje se tijekom edijakarskog razdoblja, [134] dok su kralježnjaci, zajedno s većinom drugih modernih vrsta, nastali prije oko 525 milijuna godina tijekom kambrijske eksplozije. [135] Tijekom permskog razdoblja, sinapside, uključujući pretke sisavaca, dominirale su kopnom [136], ali većina ove skupine izumrla je u razdoblju izumiranja Perma -trijasa prije 252 milijuna godina. [137] Tijekom oporavka od ove katastrofe, arhosauri su postali najrasprostranjeniji kopneni kralježnjaci [138] jedna skupina arhosaura, dinosauri, dominirala je razdobljem jure i krede. [139] Nakon što je događaj izumiranja krede-paleogena prije 66 milijuna godina ubio ne-ptičje dinosaure, [140] sisavci su se brzo povećali u veličini i raznolikosti. [141] Takva masovna izumiranja možda su ubrzala evoluciju pružajući mogućnost novim grupama organizama za raznolikost. [142]

Raznolikost

Bakterije i arheje

Bakterije su vrsta stanica koje čine veliku domenu prokariotskih mikroorganizama. Obično duljine nekoliko mikrometara, bakterije imaju različite oblike, od sfera do šipki i spirala. Bakterije su bile među prvim oblicima života koje su se pojavile na Zemlji, a prisutne su u većini njezinih staništa. Bakterije nastanjuju tlo, vodu, kisele izvore, radioaktivni otpad [143] i duboku biosferu zemljine kore. Bakterije također žive u simbiotskim i parazitskim odnosima s biljkama i životinjama. Većina bakterija nije karakterizirana, a samo oko 27 posto bakterijskih vrsta ima vrste koje se mogu uzgajati u laboratoriju. [144]

Arheje čine drugu domenu prokariotskih stanica i u početku su bile klasificirane kao bakterije, dobivši naziv archaebacteria (u kraljevstvu Archaebacteria), izraz koji je izašao iz upotrebe. [145] Arhealne stanice imaju jedinstvena svojstva koja ih odvajaju od druge dvije domene, bakterija i eukariota. Arheje su dalje podijeljene na više priznatih vrsta. Arheje i bakterije općenito su slične veličine i oblika, iako nekoliko arheja ima vrlo različite oblike, poput ravnih i četvrtastih stanica Haloquadratum walsbyi. [146] Unatoč ovoj morfološkoj sličnosti s bakterijama, arheje posjeduju gene i nekoliko metaboličkih puteva koji su bliže povezani s onima eukariota, osobito za enzime uključene u transkripciju i translaciju. Drugi aspekti arhealne biokemije su jedinstveni, poput njihovog oslanjanja na eterske lipide u staničnim membranama [147], uključujući arheole. Arheje koriste više izvora energije od eukariota: oni se kreću od organskih spojeva, poput šećera, do amonijaka, metalnih iona ili čak vodikovog plina. Arheje otporne na sol (Haloarchaea) koriste sunčevu svjetlost kao izvor energije, a druge vrste arheja fiksiraju ugljik, ali za razliku od biljaka i cijanobakterija, nijedna poznata vrsta arheja ne čini oboje. Arheje se razmnožavaju aseksualno binarnom fisijom, fragmentacijom ili pupanjem za razliku od bakterija, niti jedna poznata vrsta Archaea ne tvori endospore.

Prvi promatrani arheji bili su ekstremofili koji su živjeli u ekstremnim okruženjima, poput toplih izvora i slanih jezera bez drugih organizama. Poboljšani alati za molekularnu detekciju doveli su do otkrića arheja u gotovo svim staništima, uključujući tlo, oceane i močvarna područja. Arheje su osobito brojne u oceanima, a arheje u planktonu mogu biti jedna od najbrojnijih skupina organizama na planeti.

Arheje su glavni dio života Zemlje. Oni su dio mikrobiote svih organizama. U ljudskom mikrobiomu važni su u crijevima, ustima i na koži. [148] Njihova morfološka, ​​metabolička i zemljopisna raznolikost dopušta im da igraju više ekoloških uloga: fiksiranje ugljika dušikom, ciklički promet organskih spojeva i održavanje, na primjer, simbiotskih i sintofnih zajednica mikroorganizama. [149]

Protisti

Protisti su eukariotski organizam koji nije životinja, biljka ili gljiva. Iako je vjerojatno da protisti imaju zajedničkog pretka (posljednjeg zajedničkog pretka eukariota), [150] isključenje drugih eukariota znači da protisti ne čine prirodnu skupinu ili kladu. [a] Dakle, neki protisti mogu biti bliže povezani sa životinjama, biljkama ili gljivama nego s drugim protistima, međutim, poput algi, beskralježnjaka ili praživotinja, grupiranje se koristi radi praktičnosti. [151]

Taksonomija protista se i dalje mijenja. Novije klasifikacije pokušavaju prikazati monofiletičke skupine na temelju morfoloških (osobito ultrastrukturnih), [152] [153] [154] biokemijskih (kemotaksonomija) [155] [156] i podataka o DNK slijedu (molekularna istraživanja). [157] [158] Budući da su protisti u cjelini parafiletični, novi se sustavi često razdvajaju ili napuštaju kraljevstvo, umjesto da se protističke skupine tretiraju kao zasebne linije eukariota.

Biljna raznolikost

Biljke su uglavnom višestanični organizmi, pretežno fotosintetski eukarioti kraljevstva Plantae. Botanika je proučavanje biljnog svijeta, koje bi isključilo gljive i neke alge. Botaničari su proučavali približno 410.000 vrsta kopnenih biljaka, od čega je oko 391.000 vrsta vaskularnih biljaka (uključujući približno 369.000 vrsta cvjetnica) [159], a približno 20.000 briofita. [160]

Alge su velika i raznolika skupina fotosintetskih eukariotskih organizama. Uključeni organizmi se kreću od jednostaničnih mikroalgi, kao što su Chlorella, Prototeke i dijatomeje, do višestaničnih oblika, poput divovske alge, velike smeđe alge. Većina je vodenih i autotrofnih i nedostaje im mnogo različitih vrsta stanica i tkiva, poput stoma, ksilema i floema, koje se nalaze u kopnenim biljkama. Najveće i najsloženije morske alge nazivaju se morske alge, dok su najsloženiji slatkovodni oblici Charophyta.

Nevaskularne biljke su biljke bez vaskularnog sustava koji se sastoji od ksilema i floema. Umjesto toga, oni mogu posjedovati jednostavnija tkiva koja imaju specijalizirane funkcije za unutarnji transport vode. Vaskularne biljke, s druge strane, velika su skupina biljaka (oko 300.000 prihvaćenih poznatih vrsta) [161] koje su definirane kao kopnene biljke s lignificiranim tkivom (ksilem) za provođenje vode i minerala kroz cijelu biljku. [162] Oni također imaju specijalizirano neslignirano tkivo (floem) za provođenje produkata fotosinteze. Vaskularne biljke uključuju buhače, preslice, paprati, golosjemenjače (uključujući četinjače) i kritosjeme (cvjetnice).

Sjemenske biljke (ili spermatofiti) sastoje se od pet odjeljaka, od kojih su četiri grupirana kao golosjemenjače, a jedna su kritosjemenjače. Gimnospermi uključuju četinjače, cikas, Ginkgo, i gnetofiti. Sjemenke golospjeva razvijaju se ili na površini ljuskica ili lišća, koje su često izmijenjene u obliku češera, ili pojedinačne kao u tise, Torreya, Ginkgo. [163] Angiospermi su najrazličitija skupina kopnenih biljaka, sa 64 reda, 416 obitelji, približno 13 000 poznatih rodova i 300 000 poznatih vrsta. [161] Poput golosjemenjača, kritosjeme su biljke koje proizvode sjeme. Oni se razlikuju od golosjemenjača po karakteristikama kao što su cvjetovi, endospermi u sjemenkama i proizvodnji plodova koji sadrže sjemenke.

Gljive

Gljive su eukariotski organizmi koji uključuju mikroorganizme poput kvasca i plijesni, kao i poznatije gljive. Karakteristika koja gljive postavlja u drugačije carstvo od biljaka, bakterija i nekih protista je hitin u staničnim stijenkama. Gljive su, poput životinja, heterotrofi koje hranu dobivaju apsorbiranjem otopljenih molekula, obično izlučivanjem probavnih enzima u svoju okolinu. Gljive ne fotosintetiziraju. Rast je njihovo sredstvo mobilnosti, osim spora (od kojih su neke bičevane), koje mogu putovati zrakom ili vodom. Gljive su glavni razlagači u ekološkim sustavima. Ove i druge razlike svrstavaju gljive u jednu skupinu srodnih organizama, nazvanu Eumycota (prave gljive ili Eumicete), koji dijele zajedničkog pretka (iz a monofiletička skupina). Ova gljivična skupina razlikuje se od strukturno sličnih miksomiceta (plijesni sluzi) i oomiceta (plijesni vode).

Većina gljiva je neupadljiva zbog male veličine svojih struktura i skrivenog načina života u tlu ili mrtvoj tvari. Gljive uključuju simbionte biljaka, životinja ili drugih gljiva, a također i parazite. Mogu postati vidljivi tijekom plodovanja, bilo kao gljive ili kao plijesni. Gljive imaju bitnu ulogu u razgradnji organskih tvari i imaju temeljnu ulogu u kruženju i razmjeni hranjivih tvari u okolišu.

Kraljevstvo gljiva obuhvaća ogromnu raznolikost svojti s različitim ekologijama, strategijama životnog ciklusa i morfologijom u rasponu od jednostaničnih vodenih kitrida do velikih gljiva. Međutim, malo se zna o pravoj bioraznolikosti gljiva Kraljevine, koja se procjenjuje na 2,2 do 3,8 milijuna vrsta. [164] Od njih je opisano samo oko 148.000 [165], s više od 8.000 vrsta za koje se zna da su štetne za biljke, a najmanje 300 za ljude. [166]

Raznolikost životinja

Životinje su višećelijski eukariotski organizmi koji tvore kraljevstvo Animalia. Uz neke iznimke, životinje troše organski materijal, udišu kisik, mogu se kretati, mogu se spolno razmnožavati i izrasti iz šuplje sfere stanica, blastule, tijekom embrionalnog razvoja. Opisano je više od 1,5 milijuna živih životinjskih vrsta - od kojih je oko 1 milijun insekata - ali procijenjeno je da ukupno ima preko 7 milijuna životinjskih vrsta. Imaju složene međusobne interakcije i svoje okruženje, tvoreći zamršene prehrambene mreže.

Spužve, članovi vrste Porifera, bazalna su (životinjska) klasa Metazoa kao sestra Diploblasta. [167] [168] [169] [170] [171] Oni su višećelijski organizmi koji imaju tijela puna pora i kanala koji omogućuju cirkulaciju vode, a sastoje se od mezohila sličnog želeu, smještenog između dva tanka sloja stanica.

97%) životinjskih vrsta su beskralježnjaci, [172] koji su životinje koje niti posjeduju niti razvijaju kralježak (općenito poznat kao okosnica ili kralježnice), izvedeno iz notokorda. Ovo uključuje sve životinje osim podfila Vertebrata. Poznati primjeri beskralježnjaka uključuju člankonožace (insekte, paučine, rakove i mirijapode), mekušce (hitone, puževe, školjke, lignje i hobotnice), anelid (gliste i pijavice) i knidarce (hidre, meduze, morske anemone i koralje) ). Mnoge beskičmenjačke svojte imaju veći broj i raznolikost vrsta od cijelog potfiluma kralježnjaka. [173]

Nasuprot tome, kralježnjaci obuhvaćaju sve vrste životinja unutar potfilma Vertebrata (hordati s kralježnicama). Kralježnjaci predstavljaju ogromnu većinu vrste Chordata, s trenutno opisanih oko 69.963 vrsta. [174] Kralježnjaci uključuju takve skupine kao što su ribe bez čeljusti, kralježnjaci s čeljustima poput hrskavičastih riba (morski psi, zrake i pacovi), koštane ribe, četveronožci poput vodozemaca, gmazova, ptica i sisavaca.

Virusi

Virusi su submikroskopski uzročnici infekcije koji se repliciraju unutar živih stanica organizama. [175] Virusi inficiraju sve vrste životnih oblika, od životinja i biljaka do mikroorganizama, uključujući bakterije i arheje. [176] [177] Detaljno je opisano više od 6000 vrsta virusa. [178] Virusi se nalaze u gotovo svakom ekosustavu na Zemlji i najbrojniji su tip biološke cjeline. [179] [180]

Kad se zarazi, stanica domaćin primorana je brzo proizvesti tisuće identičnih kopija izvornog virusa. Kada nisu unutar zaražene stanice ili su u procesu inficiranja stanice, virusi postoje u obliku neovisnih čestica, ili virioni, koji se sastoji od genetskog materijala (DNA ili RNA), proteinske ovojnice tzv kapsid, a u nekim slučajevima i vanjska ovojnica lipida. Oblici ovih čestica virusa kreću se od jednostavnih spiralnih i ikosaedričkih oblika do složenijih struktura. Većina virusnih vrsta ima virione premale da bi ih se moglo vidjeti optičkim mikroskopom, budući da su stoti dio veličine većine bakterija.

Podrijetlo virusa u evolucijskoj povijesti života nije jasno: neki su se možda razvili iz plazmida - dijelova DNK koji se mogu kretati između stanica - dok su drugi možda nastali iz bakterija. U evoluciji su virusi važno sredstvo za horizontalni prijenos gena, čime se povećava genetska raznolikost na način analogan spolnoj reprodukciji. [181] Budući da virusi posjeduju neke, ali ne i sve karakteristike života, opisani su kao "organizmi na rubu života", [182] i kao samoreplikatori. [183]

Virusi se mogu širiti na mnogo načina. Jedan od načina prijenosa je putem organizama koji prenose bolesti poznatih kao vektori: na primjer, viruse često prenose s biljke na biljku insekti koji se hrane biljnim sokom, poput lisnih uši i viruse u životinjama mogu prenijeti insekti koji sišu krv. Virusi gripe se šire kašljanjem i kihanjem. Norovirusi i rotavirusi, česti uzroci virusnog gastroenteritisa, prenose se fekalno-oralnim putem, prenose se kontaktom prsa u usta ili u hrani ili vodi. Virusne infekcije u životinja izazivaju imunološki odgovor koji obično uklanja infektivni virus. Imunološke odgovore mogu proizvesti i cjepiva koja daju umjetno stečen imunitet na specifičnu virusnu infekciju.

Oblik i funkcija biljke

Biljno tijelo

Biljno tijelo sastoji se od organa koji se mogu organizirati u dva glavna organska sustava: korijenov sustav i sustav izdanaka. [184] Korijenov sustav usidruje biljke na svoje mjesto. Sam korijen upija vodu i minerale te skladišti fotosintetske proizvode. Sustav izdanaka sastoji se od stabljike, lišća i cvijeća. Stabljike drže i orijentiraju lišće prema suncu, što lišću omogućuje fotosintezu. Cvjetovi su izdanci koji su modificirani za reprodukciju. Izdanci se sastoje od fitomera, koji su funkcionalne cjeline koje se sastoje od čvora koji nosi jedan ili više listova, među čvora i jednog ili više pupova.

Biljno tijelo ima dva osnovna uzorka (apikalno -bazalnu i radijalnu os) koji su uspostavljeni tijekom embriogeneze. [184] Stanice i tkiva su raspoređeni duž apikalno-bazalne osi od korijena do izdanaka, dok su tri sustava tkiva (dermalni, prizemni i krvožilni) koji čine tijelo biljke raspoređeni koncentrično oko njezine radijalne osi. [184] Sustav dermalnog tkiva tvori epidermu (ili vanjski pokrov) biljke, koja je obično jedan stanični sloj koji se sastoji od stanica koje su se diferencirale u tri specijalizirane strukture: stomati za izmjenu plinova u lišću, trihomi (ili dlake lista) ) za zaštitu od insekata i sunčevog zračenja, te vlasi korijena za povećanje površina i apsorpciju vode i hranjivih tvari. Mljeveno tkivo čini gotovo sve tkivo koje se nalazi između dermalnog i vaskularnog tkiva u mladicama i korijenu. Sastoji se od tri tipa stanica: stanica parenhima, kolenhima i sklerenhima. Konačno, vaskularno tkivo sastoji se od dva sastavna tkiva: ksilema i floema. Ksilem se sastoji od dvije provodne stanice koje se nazivaju traheidi i elementi posuda, dok floemu karakterizira prisutnost elemenata cijevi s sitama i popratnih stanica. [184]

Prehrana i transport biljaka

Kao i svi drugi organizmi, biljke se prvenstveno sastoje od vode i drugih molekula koje sadrže elemente bitne za život. [185] Nedostatak specifičnih hranjivih tvari (ili bitnih elemenata), od kojih su mnogi identificirani u hidroponskim pokusima, može poremetiti rast i reprodukciju biljaka. Većina biljaka može dobiti ove hranjive tvari iz otopina koje okružuju njihovo korijenje u tlu. [185] Kontinuirano ispiranje i berba usjeva može iscrpiti tlo hranjivih tvari koje se mogu obnoviti uporabom gnojiva. Biljke mesožderke, poput venerinih muholovki, mogu dobiti hranjive tvari probavljanjem drugih člankonožaca, dok parazitske biljke, poput imele, mogu parazitirati na drugim biljkama zbog vode i hranjivih tvari.

Biljke trebaju vodu za provođenje fotosinteze, transport otopljenih tvari između organa, hlađenje lišća isparavanjem i održavanje unutarnjih pritisaka koji podržavaju njihova tijela. [185] Voda može difundirati u i izvan biljnih stanica osmozom. Smjer kretanja vode kroz polupropusnu membranu određen je vodenim potencijalom preko te membrane. [185] Voda se može difundirati kroz membranu stanice korijena kroz akvaporine, dok se otapala kroz membranu transportiraju ionskim kanalima i crpkama. U vaskularnim biljkama voda i otopljene tvari mogu ući u ksilem, vaskularno tkivo, putem apoplasta i simplasta. Jednom u ksilemu, voda i minerali distribuiraju se prema gore transpiracijom iz tla u nadzemne dijelove biljke. [162] [185] Nasuprot tome, floem, drugo vaskularno tkivo, distribuira ugljikohidrate (npr. Saharozu) i druge otopljene tvari, poput hormona, translokacijom iz izvora (npr. Zrelog lista ili korijena) u kojem su proizvedeni do sudopera (npr. korijen, cvijet ili plod u razvoju) u kojem će se koristiti i skladištiti. [185] Izvori i ponori mogu mijenjati uloge, ovisno o količini ugljikohidrata nakupljenih ili mobiliziranih za prehranu drugih organa.

Razvoj biljaka

Razvoj biljaka reguliran je znakovima okoliša i vlastitim receptorima, hormonima i genomima biljke. [186] Štoviše, imaju nekoliko karakteristika koje im omogućuju dobivanje resursa za rast i reprodukciju, poput meristema, post-embrionalnog stvaranja organa i različitog rasta.

Razvoj počinje sjemenom koje je embrionalna biljka zatvorena u zaštitnu vanjsku oblogu. Većina sjemenki biljaka obično miruje, stanje u kojem je normalna aktivnost sjemena obustavljena. [186] Mirovanje sjemena može trajati nekoliko tjedana, mjeseci, godina, pa čak i stoljeća. Period mirovanja se prekida kad su uvjeti povoljni za rast, a sjeme će početi niknuti, proces koji se naziva klijanje. Imbibicija je prvi korak u klijanju, pri čemu sjeme upija vodu. Nakon što se voda apsorbira, sjeme prolazi kroz metaboličke promjene pri čemu se aktiviraju enzimi i sintetiziraju RNA i proteini. Nakon što sjeme klija, ono dobiva ugljikohidrate, aminokiseline i male lipide koji služe kao gradivni blokovi za njegov razvoj. Ovi monomeri dobivaju se hidrolizom škroba, bjelančevina i lipida koji se skladište ili u kotiledonima ili u endospermu. Klijanje je dovršeno nakon što su iz omotača sjemena izašli embrionalni korijeni zvani radikula. U ovom se trenutku biljka u razvoju naziva sadnica, a njezin rast reguliraju vlastiti proteini i hormoni fotoreceptora. [186]

Za razliku od životinja kod kojih je rast determiniran, tj. Prestaje kad se dostigne odraslo stanje, rast biljaka je neodređen jer je to neograničen proces koji bi potencijalno mogao biti doživotan. [184] Biljke rastu na dva načina: primarni i sekundarni. U primarnom rastu izdanci i korijenje nastaju i produžuju se. Apikalni meristem proizvodi primarno biljno tijelo koje se može naći u svim sjemenskim biljkama. Tijekom sekundarnog rasta, debljina biljke raste kako bočni meristem proizvodi sekundarno biljno tijelo, koje se može naći u drvenastim eudikotama poput drveća i grmlja. Monokote ne prolaze kroz sekundarni rast. [184] Biljno tijelo generirano je hijerarhijom meristema. Apikalni meristemi u sustavu korijena i izdanaka stvaraju primarne meristeme (protoderm, prizemni meristem i prokambij), koji pak stvaraju tri tkiva (dermalni, prizemni i krvožilni).

Razmnožavanje biljaka

Većina kritosjemenjača (ili cvjetnica) bavi se spolnom reprodukcijom. [187] Njihovi cvjetovi su organi koji olakšavaju reprodukciju, obično pružajući mehanizam za spajanje spermija s jajima. Cvijeće može olakšati dvije vrste oprašivanja: samooprašivanje i unakrsno oprašivanje. Samooprašivanje se događa kada se pelud iz prašnika taloži na stigmi istog cvijeta ili drugog cvijeta na istoj biljci. Unakrsno oprašivanje je prijenos peludi s prašnika jednog cvijeta na stigmu drugog cvijeta na drugu jedinku iste vrste. Samooprašivanje se dogodilo u cvijeću gdje prašnik i karpel istodobno sazrijevaju, a postavljeni su tako da pelud može pasti na stigmu cvijeta. Ovo oprašivanje ne zahtijeva ulaganje biljke kako bi se osigurao nektar i pelud kao hrana za oprašivače. [188]

Odgovori biljaka

Poput životinja, biljke proizvode hormone u jednom dijelu tijela kako bi signalizirale stanicama u drugom dijelu da reagiraju. Dozrijevanje plodova i gubitak lišća zimi dijelom se kontrolira proizvodnjom plinskog etilena od strane biljke. Stres zbog gubitka vode, promjena u kemiji zraka ili gužve drugih biljaka mogu dovesti do promjena u načinu rada biljke. Na te promjene mogu utjecati genetski, kemijski i fizički čimbenici.

Kako bi funkcionirale i opstale, biljke proizvode širok raspon kemijskih spojeva kojih nema u drugim organizmima. Budući da se ne mogu kretati, biljke se također moraju kemijski obraniti od biljojeda, patogena i konkurencije drugih biljaka. To čine proizvodnjom otrova i kemikalija neugodnog okusa ili mirisa. Drugi spojevi štite biljke od bolesti, omogućuju opstanak tijekom suše i pripremaju biljke za mirovanje, dok se drugi spojevi koriste za privlačenje oprašivača ili biljojeda za širenje zrelog sjemena.

Mnogi biljni organi sadrže različite vrste proteina fotoreceptora, od kojih svaki vrlo specifično reagira na određene valne duljine svjetlosti. [189] Proteini fotoreceptora prenose informacije kao što je dan ili noć, trajanje dana, intenzitet dostupne svjetlosti i izvor svjetlosti. Izbojci općenito rastu prema svjetlosti, dok korijenje raste od nje, što je poznato kao fototropizam, odnosno skototropizam.Donose ih pigmenti osjetljivi na svjetlo poput fototropina i fitohroma te biljni hormon auksin. [190] Mnoge cvjetnice cvjetaju u odgovarajuće vrijeme zbog spojeva osjetljivih na svjetlo koji reagiraju na dužinu noći, fenomen poznat kao fotoperiodizam.

Osim svjetlosti, biljke mogu reagirati i na druge vrste podražaja. Na primjer, biljke mogu osjetiti smjer gravitacije da se pravilno orijentiraju. Mogu reagirati na mehaničku stimulaciju. [191]

Oblik i funkcija životinja

Principi

Stanice u svakom životinjskom tijelu okupane su intersticijskom tekućinom koja čini okoliš stanice. Ta se tekućina i sve njezine karakteristike (npr. Temperatura, ionski sastav) mogu opisati kao unutarnje okruženje životinje, što je u suprotnosti s vanjskim okruženjem koje obuhvaća vanjski svijet životinje. [192] Životinje se mogu klasificirati kao regulatori ili konformeri. Životinje poput sisavaca i ptica su regulatori jer su sposobne održavati konstantno unutarnje okruženje, poput tjelesne temperature, unatoč tome što im se okruženje mijenja. Ove su životinje također opisane kao homeoterme jer pokazuju termoregulaciju održavajući stalnu unutarnju tjelesnu temperaturu. Nasuprot tome, životinje poput riba i žaba prilagođavaju svoje unutarnje okruženje (npr. Tjelesnu temperaturu) vanjskom okruženju. Ove su životinje također opisane kao poikiloterme ili ektoterme jer dopuštaju da im tjelesna temperatura odgovara njihovom vanjskom okruženju. Što se tiče energije, regulacija je skuplja od usklađenosti jer životinja proširuje više energije za održavanje stalnog unutarnjeg okruženja, poput povećanja bazalnog metabolizma, što je stopa potrošnje energije. [192] Slično, homeotermija je skuplja od poikilotermije. Homeostaza je stabilnost unutarnjeg okruženja životinje koja se održava petljama negativne povratne sprege. [192] [193]

Veličina tijela kopnenih životinja varira kod različitih vrsta, ali njihova potrošnja energije ne mjeri se linearno prema njihovoj veličini. [192] Miševi, na primjer, mogu konzumirati tri puta više hrane od zečeva proporcionalno njihovoj težini jer je bazalni metabolizam po jedinici težine kod miševa veći nego kod kunića. [192] Tjelesna aktivnost također može povećati metabolizam životinje. Kad životinja trči, njen metabolizam linearno raste s brzinom. [192] Međutim, odnos je nelinearan kod životinja koje plivaju ili lete. Kada riba brže pliva, nailazi na veću otpornost na vodu pa se njezina brzina metabolizma povećava eksponencijalno. [192] Alternativno, odnos brzina leta i metabolizma je u obliku slova U u ptica. [192] Pri malim brzinama leta ptica mora održavati visoku brzinu metabolizma kako bi ostala u zraku. Kako ubrzava let, metabolizam mu se smanjuje uz pomoć zraka koji brzo teče preko njegovih krila. Međutim, kako se brzina još više povećava, tako se i visoke stope metabolizma ponovno povećavaju zbog povećanog napora povezanog s velikom brzinom leta. Bazalni metabolizam može se mjeriti na temelju stope proizvodnje topline u životinja.

Ravnoteža vode i soli

Tjelesne tekućine životinje imaju tri svojstva: osmotski tlak, ionski sastav i volumen. [194] Osmotski tlakovi određuju smjer difuzije vode (ili osmoze), koja se pomiče iz područja gdje je osmotski tlak (ukupna koncentracija otopljene tvari) nizak u područje gdje je osmotski tlak (ukupna koncentracija otopljene tvari) visok. Vodene životinje različite su u pogledu sastava tjelesnih tekućina i okoliša. Na primjer, većina beskičmenjaka u oceanu ima tjelesne tekućine koje su izosmotične s morskom vodom. Nasuprot tome, oceanske koštane ribe imaju tjelesne tekućine koje su hiposmotične prema morskoj vodi. Konačno, slatkovodne životinje imaju tjelesne tekućine koje su hiperosmotične prema slatkoj vodi. Tipični ioni koji se mogu pronaći u tjelesnim tekućinama životinje su natrij, kalij, kalcij i klorid. Količina tjelesnih tekućina može se regulirati izlučivanjem. Kičmenjaci imaju bubrege, organe za izlučivanje sastavljene od sićušnih cjevastih struktura nazvanih nefroni, koji stvaraju urin iz krvne plazme. Primarna funkcija bubrega je regulirati sastav i volumen krvne plazme selektivnim uklanjanjem materijala iz same krvne plazme. Sposobnost kseričnih životinja, poput klokana štakora, minimizirati gubitak vode stvaranjem urina koji je 10-20 puta koncentriran od njihove krvne plazme omogućuje im prilagođavanje u pustinjskim okruženjima koja primaju vrlo malo oborina. [194]

Prehrana i probava

Životinje su heterotrofi jer se hrane drugim živim organizmima radi dobivanja energije i organskih spojeva. [195] Oni su u stanju nabaviti hranu na tri glavna načina, kao što su ciljanje vidljivih objekata hrane, prikupljanje sitnih čestica hrane ili ovisno o mikroorganizmima za kritične potrebe hrane. Količina energije pohranjene u hrani može se kvantificirati na temelju količine topline (mjereno u kalorijama ili kilodžulima) koja se emitira pri sagorijevanju hrane u prisutnosti kisika. Ako bi životinja konzumirala hranu koja sadrži višak kemijske energije, ona će većinu te energije pohraniti u obliku lipida za buduću upotrebu, a dio te energije kao glikogen za neposredniju upotrebu (npr. Za podmirivanje energetskih potreba mozga ). [195] Molekule u hrani kemijski su gradivni blokovi potrebni za rast i razvoj. Ove molekule uključuju hranjive tvari poput ugljikohidrata, masti i bjelančevina. Vitamini i minerali (npr. Kalcij, magnezij, natrij i fosfor) također su bitni. Probavni sustav, koji se obično sastoji od cjevastog trakta koji se proteže od usta do anusa, uključen je u razgradnju (ili probavu) hrane na male molekule koje peristaltički putuju niz lumen crijeva nedugo nakon što su unesene. Te se male molekule hrane tada apsorbiraju u krv iz lumena, gdje se zatim distribuiraju po ostatku tijela kao građevni blokovi (npr. Aminokiseline) ili izvori energije (npr. Glukoza). [195]

Osim probavnog trakta, kralježnjaci imaju i pomoćne žlijezde kao što su jetra i gušterača kao dio svog probavnog sustava. [195] Prerada hrane u ovih životinja počinje u prednjem dijelu crijeva, što uključuje usta, jednjak i želudac. Mehanička probava hrane počinje u ustima s jednjakom koji služi kao prolaz za hranu do želuca, gdje se pohranjuje i razgrađuje (pomoću želučane kiseline) za daljnju obradu. Nakon napuštanja želuca, hrana ulazi u srednje crijevo, koje je prvi dio crijeva (ili tanko crijevo kod sisavaca) i glavno je mjesto probave i apsorpcije. Hrana koja se ne apsorbira skladišti se kao neprobavljivi otpad (ili izmet) u stražnjem crijevu, koje je drugi dio crijeva (ili debelo crijevo kod sisavaca). Stražnje crijevo tada dovršava reapsorpciju potrebne vode i soli prije uklanjanja izmeta iz rektuma. [195]

Disanje

Dišni sustav sastoji se od posebnih organa i struktura koji se koriste za izmjenu plinova u životinjama i biljkama. Anatomija i fiziologija koje to omogućuju uvelike variraju, ovisno o veličini organizma, okolini u kojoj živi i njegovoj evolucijskoj povijesti. Kod kopnenih životinja respiratorna površina je internalizirana kao plućna obloga. [196] Razmjena plinova u plućima događa se u milijunima malih zračnih vrećica u sisavaca i gmazova koji se zovu alveole, a u ptica su poznati kao atrije. Ove mikroskopske zračne vrećice imaju vrlo bogatu opskrbu krvlju, čime se zrak dovodi u bliski kontakt s krvlju. [197] Ove zračne vrećice komuniciraju s vanjskim okruženjem putem sustava dišnih putova ili šupljih cijevi, od kojih je najveći dušnik, koji se grana u sredini prsa u dva glavna bronha. Oni ulaze u pluća gdje se granaju u progresivno uže sekundarne i tercijarne bronhije koji se granaju u brojne manje cijevi, bronhiole. Kod ptica se bronhiole nazivaju parabronhi. Bronhiole ili parabronhije općenito se otvaraju u mikroskopske alveole kod sisavaca i atrije kod ptica. Zrak se mora ispumpavati iz okoliša u alveole ili atrije procesom disanja koji uključuje mišiće disanja.

Cirkulacija

Krvožilni sustav obično se sastoji od mišićne pumpe poput srca, tekućine (krvi) i sustava krvnih žila koje ga isporučuju. [198] [199] Njegova je glavna funkcija transport krvi i drugih tvari do i iz stanica (biologija) i tkiva. Postoje dvije vrste cirkulacijskih sustava: otvoreni i zatvoreni. U otvorenim cirkulacijskim sustavima krv izlazi iz krvnih žila dok cirkulira tijelom, dok se u zatvorenom krvožilnom sustavu krv nalazi u krvnim žilama dok cirkulira. Otvoreni krvožilni sustavi mogu se primijetiti kod beskralježnjaka poput člankonožaca (npr. Insekata, pauka i jastoga) dok se zatvoreni krvožilni sustavi mogu naći u kralježnjaka poput riba, vodozemaca i sisavaca. Cirkulacija u životinja javlja se između dvije vrste tkiva: sistemskog tkiva i organa za disanje (ili pluća). [198] Sistemska tkiva su sva tkiva i organi koji sačinjavaju tijelo životinje osim organa za disanje. Sistemska tkiva uzimaju kisik, ali dodaju ugljični dioksid u krv, dok organi za disanje uzimaju ugljični dioksid, ali dodaju kisik u krv. [200] U ptica i sisavaca, sustavni i plućni sustav povezani su u nizu.

U krvožilnom sustavu krv je važna jer je to sredstvo kojim se transportiraju kisik, ugljični dioksid, hranjive tvari, hormoni, agensi imunološkog sustava, toplina, otpad i druge robe. [198] U anelidima poput glista i pijavica krv se pokreće peristaltičkim valovima kontrakcija srčanih mišića koji čine krvne žile. Druge životinje, poput rakova (npr. Rakovi i jastozi), imaju više od jednog srca koje tjera krv po cijelom tijelu. Srca kralježnjaka su višekomorna i sposobna su pumpati krv kad im se klijetke stegnu u svakom srčanom ciklusu, što tjera krv kroz krvne žile. [198] Iako su srca kralježnjaka miogena, njihova se stopa kontrakcije (ili otkucaja srca) može modulirati neuralnim unosom iz autonomnog živčanog sustava tijela.

Mišići i pokreti

Kod kralježnjaka mišićni sustav sastoji se od skeletnih, glatkih i srčanih mišića. Omogućuje kretanje tijela, održava držanje i cirkulira krv po tijelu. [201] Zajedno sa koštanim sustavom tvori mišićno -koštani sustav koji je odgovoran za kretanje kralježnjaka. [202] Kontrakcije skeletnih mišića neurogene su jer zahtijevaju sinaptički unos iz motornih neurona. Jedan motorni neuron može inervirati više mišićnih vlakana, uzrokujući tako da se vlakna istovremeno kontrahiraju. Nakon što se inerviraju, proteinska vlakna unutar svakog vlakna skeletnog mišića klize jedna pored druge kako bi proizvela kontrakciju, što je objašnjeno teorijom kliznih niti. Proizvedena kontrakcija može se opisati kao trzanje, zbrajanje ili tetanus, ovisno o učestalosti akcijskih potencijala. Za razliku od skeletnih mišića, kontrakcije glatkih i srčanih mišića miogene su jer ih pokreću same glatke ili srčane mišićne stanice umjesto motornog neurona. Ipak, snaga njihovih kontrakcija može se modulirati unosom iz autonomnog živčanog sustava. Mehanizmi kontrakcije slični su u sva tri mišićna tkiva.

Kod beskralježnjaka, poput glista i pijavica, kružne i uzdužne mišićne stanice tvore tjelesnu stijenku ovih životinja i odgovorne su za njihovo kretanje. [203] U gliste koja se kreće kroz tlo, na primjer, kontrakcije kružnih i uzdužnih mišića događaju se recipročno, dok koelomična tekućina služi kao hidroskelet održavajući turgidnost gliste. [204] Druge životinje, poput mekušaca i nematoda, posjeduju koso prugaste mišiće koji sadrže trake debelih i tankih niti koje su raspoređene spiralno, a ne poprečno, poput skeletnih ili srčanih mišića kralježnjaka. [205] Napredni insekti kao što su ose, muhe, pčele i kornjaši posjeduju asinkrone mišiće koji čine mišiće leta u ovih životinja. [205] Ti se mišići leta često nazivaju fibrilarni mišići jer sadrže miofibrile koji su debeli i upadljivi. [206]

Živčani sustav

Živčani sustav je mreža stanica koja obrađuje senzorne informacije i generira ponašanje. Na staničnoj razini, živčani sustav definiran je prisutnošću neurona, stanica specijaliziranih za obradu informacija. [208] Mogu prenositi ili primati informacije na mjestima kontakata koja se zovu sinapse. [208] Točnije, neuroni mogu provoditi živčane impulse (ili akcijske potencijale) koji putuju duž njihovih tankih vlakana zvanih aksoni, koji se zatim mogu prenijeti izravno u susjednu stanicu kroz električne sinapse ili uzrokovati oslobađanje kemikalija nazvanih neurotransmiteri u kemijskim sinapsama. Prema teoriji natrija, ti se akcijski potencijali mogu generirati povećanom propusnošću stanične membrane neurona za natrijeve ione. [209] Stanice poput neurona ili mišićnih stanica mogu se pobuditi ili inhibirati nakon primitka signala iz drugog neurona. Veze između neurona mogu tvoriti živčane putove, neuronske sklopove i veće mreže koje stvaraju percepciju svijeta u organizmu i određuju njegovo ponašanje. Uz neurone, živčani sustav sadrži i druge specijalizirane stanice zvane glija ili glijalne stanice, koje pružaju strukturnu i metaboličku potporu.

Živčani sustavi nalaze se u većini višestaničnih životinja, ali se jako razlikuju po složenosti. [210] U kralježnjaka, živčani sustav sastoji se od središnjeg živčanog sustava (CNS), koji uključuje mozak i leđnu moždinu, te perifernog živčanog sustava (PNS), koji se sastoji od živaca koji povezuju CNS sa svakim drugim dijelom tijelo. Živci koji prenose signale iz CNS -a nazivaju se motorički živci ili eferentni živci, dok se oni živci koji prenose informacije iz tijela u CNS nazivaju osjetni živci ili aferentni živci. Spinalni živci su mješoviti živci koji obavljaju obje funkcije. PNS je podijeljen u tri odvojena podsustava, somatski, autonomni i enterički živčani sustav. Somatski živci posreduju u voljnom kretanju. Autonomni živčani sustav dalje se dijeli na simpatički i parasimpatički živčani sustav. Simpatički živčani sustav aktivira se u hitnim slučajevima radi mobilizacije energije, dok se parasimpatički živčani sustav aktivira kada su organizmi u opuštenom stanju. Enterički živčani sustav kontrolira gastrointestinalni sustav. I autonomni i enterički živčani sustav funkcioniraju nehotice. Živci koji izlaze izravno iz mozga nazivaju se kranijalni živci, dok se oni koji izlaze iz leđne moždine nazivaju spinalni živci.

Mnoge životinje imaju osjetilne organe koji mogu otkriti njihovu okolinu. Ti osjetilni organi sadrže osjetilne receptore, koji su osjetni neuroni koji pretvaraju podražaje u električne signale. [211] Mehanoreceptori, na primjer, koji se mogu pronaći u koži, mišićima i organima sluha, stvaraju akcijske potencijale kao odgovor na promjene pritisaka. [211] [212] Fotoreceptorske stanice, poput šipki i čunjeva, koje su dio retine kralježnjaka, mogu reagirati na određene valne duljine svjetlosti. [211] [212] Kemoreceptori otkrivaju kemikalije u ustima (okus) ili u zraku (miris). [212]

Hormonska kontrola

Hormoni su signalne molekule koje se u krvi transportiraju do udaljenih organa radi regulacije njihove funkcije. [213] [214] Hormone luče unutarnje žlijezde koje su dio endokrinog sustava životinje. U kralježnjaka je hipotalamus neuralni kontrolni centar za sve endokrine sustave. Kod ljudi su glavne endokrine žlijezde štitnjača i nadbubrežne žlijezde. Mnogi drugi organi koji su dio drugih tjelesnih sustava imaju sekundarne endokrine funkcije, uključujući kosti, bubrege, jetru, srce i spolne žlijezde. Na primjer, bubrezi luče endokrini hormon eritropoetin. Hormoni mogu biti kompleksi aminokiselina, steroidi, eikozanoidi, leukotrieni ili prostaglandini. [215] Endokrini sustav može se suprotstaviti i egzokrinim žlijezdama, koje luče hormone van tijela, i parakrinu signalizaciju između stanica na relativno kratkoj udaljenosti. Endokrine žlijezde nemaju kanale, vaskularne su i obično imaju unutarstanične vakuole ili granule u kojima se pohranjuju njihovi hormoni. Nasuprot tome, egzokrine žlijezde, poput žlijezda slinovnica, žlijezda znojnica i žlijezda unutar gastrointestinalnog trakta, obično su mnogo manje vaskularne i imaju kanale ili šuplji lumen.

Reprodukcija životinja

Životinje se mogu razmnožavati na jedan od dva načina: aseksualno i spolno. Gotovo sve životinje sudjeluju u nekom obliku spolnog razmnožavanja. [216] Mejozom proizvode haploidne gamete. Manje, pokretne gamete su spermatozoidi, a veće, nepokretne gamete su jajne stanice. [217] Ti se spojevi tvore u zigote, [218] koje se mitozom razvijaju u šuplju kuglu, zvanu blastula. U spužvama ličinke blastule plivaju na novo mjesto, pričvršćuju se na morsko dno i razvijaju se u novu spužvu. [219] U većini drugih skupina blastula prolazi složenije preuređivanje. [220] Prvo invaginira i tvori gastrulu s probavnom komorom i dva odvojena zametna sloja, vanjskim ektodermom i unutarnjim endodermom. [221] U većini slučajeva, između njih se razvija i treći zametni sloj, mezoderm. [222] Ti se zametni slojevi zatim diferenciraju i tvore tkiva i organe. [223] Neke su životinje sposobne za aseksualnu reprodukciju, što često rezultira genetskim klonom roditelja. To se može dogoditi putem rascjepkanog pupanja, kao što je npr Hidra i drugi knidarci ili partenogeneza, gdje se plodna jaja proizvode bez parenja, kao što su lisne uši. [224] [225]

Razvoj životinja

Razvoj životinja počinje stvaranjem zigote koja nastaje spajanjem spermija i jajašca tijekom oplodnje. [226] Zigota prolazi kroz brzi višestruki krug razdoblja stanične diobe mitotičkih stanica koje se naziva cijepanje, koje tvori loptu sličnih stanica zvanu blastula. Dolazi do gastrulacije, pri čemu morfogenetski pokreti pretvaraju staničnu masu u tri zametna sloja koji čine ektoderm, mezoderm i endoderm.

Kraj gastrulacije signalizira početak organogeneze, pri čemu tri zametna sloja tvore unutarnje organe organizma. [227] Stanice svakog od tri zametna sloja podliježu diferencijaciji, procesu u kojem manje specijalizirane stanice postaju više specijalizirane ekspresijom specifičnog skupa gena.Na staničnu diferencijaciju utječu izvanstanični signali poput čimbenika rasta koji se izmjenjuju u susjedne stanice, što se naziva jukstrakrino signaliziranje, ili u susjedne stanice na kratkim udaljenostima, što se naziva parakrino signaliziranje. [228] [229] Unutarstanični signali sastoje se od same stanice koja signalizira (autokrina signalizacija), a također igraju ulogu u stvaranju organa. Ovi signalni putevi omogućuju prestrojavanje stanica i osiguravaju formiranje organa na određenim mjestima unutar organizma. [227] [230]

Imunološki sustav

Imunološki sustav mreža je bioloških procesa koji otkrivaju i reagiraju na širok spektar patogena. Mnoge vrste imaju dva glavna podsustava imunološkog sustava. Urođeni imunološki sustav pruža unaprijed konfiguriran odgovor na široke skupine situacija i podražaja. Prilagodljivi imunološki sustav pruža prilagođen odgovor na svaki podražaj učeći prepoznavati molekule s kojima se prethodno susreo. I jedni i drugi koriste molekule i stanice za obavljanje svojih funkcija.

Gotovo svi organizmi imaju neku vrstu imunološkog sustava. Bakterije imaju rudimentarni imunološki sustav u obliku enzima koji štite od virusnih infekcija. Ostali osnovni imunološki mehanizmi razvili su se u drevnim biljkama i životinjama i ostali su u njihovim modernim potomcima. Ti mehanizmi uključuju fagocitozu, antimikrobne peptide koji se nazivaju defenzini i sustav komplementa. Kralježnjaci s čeljustima, uključujući i ljude, imaju još sofisticiranije obrambene mehanizme, uključujući sposobnost prilagodbe za učinkovitije prepoznavanje patogena. Prilagodljivi (ili stečeni) imunitet stvara imunološko pamćenje koje dovodi do pojačanog odgovora na sljedeće susrete s istim patogenom. Ovaj proces stečenog imuniteta temelj je cijepljenja.

Ponašanje životinja

Ponašanje ima središnju ulogu u međusobnoj interakciji životinja i s okolinom. [231] Sposobni su koristiti svoje mišiće kako bi se približili jedni drugima, vokali, tražili sklonište i migrirali. Živčani sustav životinje aktivira i koordinira svoje ponašanje. Na primjer, fiksni obrasci djelovanja genetski su određena i stereotipna ponašanja koja se događaju bez učenja. [231] [232] Ta su ponašanja pod kontrolom živčanog sustava i mogu biti prilično složena. [231] Primjeri uključuju kljucanje pilića galeba morske alge u crvenu točku na kljunu njihove majke. Ostala ponašanja koja su nastala kao rezultat prirodne selekcije uključuju hranjenje, parenje i altruizam. [233] Osim evoluiranog ponašanja, životinje su razvile i sposobnost učenja mijenjajući svoje ponašanje kao rezultat ranih individualnih iskustava. [231]

Ekologija

Ekosustavi

Ekologija je proučavanje distribucije i obilja živih organizama, interakcije između njih i njihovog okoliša. [234] Zajednica živih (biotičkih) organizama zajedno s neživim (abiotskim) komponentama (npr. Voda, svjetlo, zračenje, temperatura, vlaga, atmosfera, kiselost i tlo) njihovog okoliša naziva se ekosustav. [235] [236] [237] Ove biotičke i abiotičke komponente povezane su kroz cikluse hranjivih tvari i energetske tokove. [238] Energija sunca ulazi u sustav fotosintezom i ugrađuje se u biljno tkivo. Hraneći se biljkama i jedna drugu, životinje igraju važnu ulogu u kretanju tvari i energije kroz sustav. Oni također utječu na količinu prisutne biljne i mikrobne biomase. Razgrađujući mrtve organske tvari, razgraditelji oslobađaju ugljik natrag u atmosferu i olakšavaju kruženje hranjivih tvari pretvarajući hranjive tvari pohranjene u mrtvoj biomasi natrag u oblik koji biljke i drugi mikrobi mogu lako koristiti. [239]

Zemljino fizičko okruženje oblikuje solarna energija i topografija. [237] Količina unete solarne energije varira u prostoru i vremenu zbog sfernog oblika Zemlje i njezinog aksijalnog nagiba. Varijacije u unosu solarne energije utječu na vremenske i klimatske obrasce. Vrijeme je svakodnevna temperatura i aktivnost oborina, dok je klima dugogodišnji prosjek vremena, tipično prosječno za razdoblje od 30 godina. [240] [241] Varijacije u topografiji također proizvode heterogenost okoliša. Na vjetrovitoj strani planine, na primjer, zrak se diže i hladi, pri čemu se voda mijenja iz plinovitog u tekući ili kruti oblik, što rezultira oborinama poput kiše ili snijega. [237] Zbog toga mokro okruženje omogućuje rast bujne vegetacije. Nasuprot tome, uvjeti su suhi na zavjetrini planine zbog nedostatka oborina dok se zrak spušta i zagrijava, a vlaga ostaje kao vodena para u atmosferi. Temperatura i oborine glavni su čimbenici koji oblikuju kopnene biome.

Populacije

Populacija je broj organizama iste vrste koji zauzimaju područje i reproduciraju se s koljena na koljeno. [242] [243] [244] [245] [246] Njegova brojnost može se mjeriti pomoću gustoće naseljenosti, koja je broj jedinki po jedinici površine (npr. Kopno ili stablo) ili volumen (npr. More ili zrak). [242] S obzirom na to da je obično nepraktično brojati svakog pojedinca unutar velike populacije kako bi se odredila njegova veličina, veličina populacije može se procijeniti množenjem gustoće naseljenosti s površinom ili volumenom. Rast stanovništva u kratkotrajnim intervalima može se odrediti pomoću jednadžbe stope rasta stanovništva, koja uzima u obzir stope nataliteta, smrti i useljavanja. Dugoročno, eksponencijalni rast stanovništva ima tendenciju usporavanja s postizanjem svoje nosivosti, što se može modelirati pomoću logističke jednadžbe. [243] Nosivost okoliša je najveća populacija vrste koja se može održati u tom specifičnom okruženju, s obzirom na hranu, stanište, vodu i druge resurse koji su dostupni. [247] Na nosivost stanovništva može utjecati promjena okolišnih uvjeta, poput promjena raspoloživih resursa i troškova njihovog održavanja. U ljudskoj populaciji nove tehnologije, poput Zelene revolucije, pomogle su s vremenom povećati Zemljinu nosivost za ljude, što je spriječilo pokušaja predviđanja predstojećeg opadanja stanovništva, od kojih je slavno dao Thomas Malthus u 18. stoljeću. [242]

Zajednice

Zajednica je skupina populacija dviju ili više različitih vrsta koje zauzimaju isto zemljopisno područje u isto vrijeme. Biološka interakcija je učinak koji par organizama koji žive zajedno u zajednici imaju jedno na drugo. Mogu biti ili iste vrste (intraspecifične interakcije), ili različitih vrsta (međuvrsne interakcije). Ti učinci mogu biti kratkoročni, poput oprašivanja i grabežljivosti, ili dugoročni oboje često snažno utječu na evoluciju uključenih vrsta. Dugotrajna interakcija naziva se simbioza. Simbioze se kreću od uzajamnosti, korisne za oba partnera, do konkurencije, štetne za oba partnera. [249]

Svaka vrsta sudjeluje kao potrošač, resurs ili oboje u interakcijama potrošač -resurs, koje čine jezgru prehrambenih lanaca ili prehrambenih mreža. [250] Postoje različite trofičke razine unutar bilo koje prehrambene mreže, a najniža razina su primarni proizvođači (ili autotrofi), poput biljaka i algi koje pretvaraju energiju i anorganski materijal u organske spojeve, koje zatim mogu koristiti ostatak zajednica. [54] [251] [252] Na sljedećoj razini su heterotrofi, vrste koje dobivaju energiju razbijanjem organskih spojeva od drugih organizama. [250] Heterotrofi koji konzumiraju biljke primarni su potrošači (ili biljojedi), dok su heterotrofi koji konzumiraju biljojede sekundarni potrošači (ili mesožderi). A oni koji jedu sekundarne potrošače su tercijarni potrošači itd. Svejedi heterotrofi mogu konzumirati na više razina. Konačno, postoje razgraditelji koji se hrane otpadnim proizvodima ili mrtvim tijelima organizama. [250]

U prosjeku, ukupna količina energije ugrađene u biomasu trofičke razine po jedinici vremena iznosi oko jedne desetine energije trofičke razine koju troši. Otpadni i mrtvi materijal koji koriste razgraditelji, kao i toplina izgubljena metabolizmom, čine ostalih devedeset posto energije koja se ne troši na sljedećoj trofičkoj razini. [253]

Biosfera

U globalnom ekosustavu (ili biosferi) materija postoji kao različiti međusobno povezani odjeljci, koji mogu biti biotički ili abiotički, kao i dostupni ili nedostupni, ovisno o svojim oblicima i lokacijama. [255] Na primjer, tvari iz kopnenih autotrofa su i biotične i dostupne drugim živim organizmima, dok su tvari u stijenama i mineralima abiotične i nedostupne živim organizmima. Biogeokemijski ciklus je put kojim se određeni elementi tvari okreću ili premještaju kroz biotičke (biosfera) i abiotičke (litosfera, atmosfera i hidrosfera) odjeljke Zemlje. Postoje biogeokemijski ciklusi za dušik, ugljik i vodu. U nekim ciklusima postoje rezervoari gdje tvar ostaje ili se sekvestrira dulje vrijeme.

Klimatske promjene uključuju i globalno zatopljenje uzrokovano emisijama stakleničkih plinova koje izazivaju ljudi, te rezultirajuće velike promjene vremenskih obrazaca. Iako je bilo prethodnih razdoblja klimatskih promjena, od sredine 20. stoljeća ljudi su imali neviđen utjecaj na klimatski sustav Zemlje i uzrokovali su promjene na globalnoj razini. [256] Najveći pokretač zagrijavanja je emisija stakleničkih plinova, od kojih više od 90% čine ugljični dioksid i metan. [257] Izgaranje fosilnih goriva (ugljen, nafta i prirodni plin) za potrošnju energije glavni je izvor ovih emisija, uz dodatne doprinose iz poljoprivrede, krčenja šuma i proizvodnje. [258] Porast temperature ubrzavaju ili ublažavaju povratne informacije o klimi, kao što je gubitak snijega i ledenog pokrivača koji reflektira sunčevu svjetlost, povećana vodena para (sam staklenički plin) i promjene na kopnu i oceanskim ponorima ugljika.

Konzervacija

Konzervacijska biologija proučava očuvanje biološke raznolikosti Zemlje s ciljem zaštite vrsta, njihovih staništa i ekosustava od prekomjernih stopa izumiranja i erozije biotičkih interakcija. [259] [260] [261] Bavi se čimbenicima koji utječu na održavanje, gubitak i obnovu biološke raznolikosti te znanošću o održavanju evolucijskih procesa koji stvaraju genetsku, populacijsku, vrstu i raznolikost ekosustava. [262] [263] [264] [265] Zabrinutost proizlazi iz procjena koje sugeriraju da će do 50% svih vrsta na planetu nestati u sljedećih 50 godina, [266] što je pridonijelo siromaštvu, gladovanju i vratiti tok evolucije na ovoj planeti. [267] [268] Bioraznolikost utječe na funkcioniranje ekosustava koji pružaju razne usluge o kojima ljudi ovise.

Biolozi za očuvanje prirode istražuju i educiraju se o trendovima gubitka biološke raznolikosti, izumiranju vrsta i njihovom negativnom učinku na naše sposobnosti održavanja dobrobiti ljudskog društva. Organizacije i građani na aktualnu krizu biološke raznolikosti reagiraju akcijskim planovima za očuvanje koji usmjeravaju programe istraživanja, praćenja i obrazovanja koji zabrinjavaju lokalnu populaciju na globalnoj razini. [269] [262] [263] [264]


Što "quotturgid" znači "biologija"?

Kad biolozi opisuju nešto kao "zamućeno", to znači da je natečeno, naduto, napuhnuto ili napuhano. Riječ se često koristi za opisivanje distenzije organa zbog visokog sadržaja tekućine. Na primjer: "Mary je popila previše vode, pa joj je trbuh bio bolan i ukočen." Riječ dolazi od latinskog "turgidus", što znači "biti natečen".

Riječ turgid najčešće se koristi u biologiji kada se raspravlja o procesu osmoze. Voda nadire u staničnu membranu dok je u hipotoničnom stanju, uzrokujući da stanična membrana pritisne staničnu stijenku. Dakle, ćelija se naziva turgidnom. Suprotno od zamućenog stanja je mlitavo stanje.

Tvrdoća je važna za zdrave biljne stanice jer im pomaže u održavanju krutosti. Nasuprot tome, u životinjskim stanicama zaostalost nije važna jer životinjske stanice nemaju stanične stijenke i mogu puknuti zbog viška vode.

Književna definicija turgida bombastična je, prenapuhana i napuhana. Riječ se najčešće koristi za opisivanje nekoga ili nečega što je pretjerano ili pretjerano. Na primjer, netko bi mogao opisati dugotrajni akcijski film ili iscrpnu autobiografiju kao zamućen. Ova uporaba inspirirana je biološkom definicijom riječi.


Standardna greška srednje vrijednosti

Kada uzmete uzorak promatranja iz populacije i izračunate prosječnu vrijednost uzorka, procjenjujete parametarsku sredinu ili srednju vrijednost svih pojedinaca u populaciji. Vaša srednja vrijednost uzorka neće biti točno jednaka parametarskoj sredini koju pokušavate procijeniti, a željeli biste imati ideju o tome koliko je vjerojatno da će vaša srednja vrijednost uzorka biti blizu. Ako je veličina uzorka mala, vaša procjena srednje vrijednosti neće biti tako dobra kao procjena na temelju veće veličine uzorka. Ovdje je 10 slučajnih uzoraka iz simuliranog skupa podataka s pravom (parametarskom) sredinom 5. X -i predstavljaju pojedinačna opažanja, crveni krugovi su srednja vrijednost uzorka, a plava linija parametarska sredina.

Pojedinačna opažanja (X -ovi) i sredstva (crvene točkice) za slučajne uzorke iz populacije s parametarskom sredinom 5 (vodoravna crta). Pojedinačna opažanja (X -ovi) i sredstva (kružići) za slučajne uzorke iz populacije s parametarskom sredinom 5 (vodoravna crta).

Kao što vidite, s veličinom uzorka od samo 3, neke od vrijednosti uzorka nisu jako blizu parametarske sredine. Prvi uzorak je bio tri opažanja koja su bila veća od 5, pa je srednja vrijednost uzorka previsoka. Drugi uzorak ima tri opažanja koja su bila manja od 5, pa je srednja vrijednost uzorka preniska. S 20 opažanja po uzorku, uzorci su općenito bliži parametarskoj sredini.

Nakon što izračunate srednju vrijednost uzorka, trebali biste obavijestiti ljude koliko je vjerojatno da će srednja vrijednost uzorka biti blizu parametarske. Jedan od načina za to je standardna pogreška srednje vrijednosti. Ako uzmete mnogo slučajnih uzoraka iz populacije, standardna pogreška srednje vrijednosti je standardna devijacija različitih srednjih vrijednosti uzorka. Oko dvije trećine (68,3%) srednjih vrijednosti uzorka bilo bi unutar jedne standardne pogreške parametarske sredine, 95,4%bi bilo unutar dvije standardne pogreške, a gotovo sve (99,7%) bi bile unutar tri standardne pogreške.

Znači 100 slučajnih uzoraka (N = 3) iz populacije s parametarskom sredinom 5 (vodoravna linija). Znači 100 slučajnih uzoraka (N = 3) iz populacije s parametarskom sredinom 5 (vodoravna linija).

Evo brojke koja to ilustrira. Uzeo sam 100 uzoraka od 3 iz populacije s parametarskom sredinom 5 (prikazano plavom linijom). Standardna devijacija 100 sredina bila je 0,63. Od 100 srednjih uzoraka, 70 je između 4,37 i 5,63 (parametarska srednja vrijednost i standardna pogreška plućnoća).

Obično nećete imati više uzoraka za korištenje u višestrukim procjenama srednje vrijednosti. Srećom, možete procijeniti standardnu ​​pogrešku srednje vrijednosti koristeći veličinu uzorka i standardnu ​​devijaciju jednog uzorka promatranja. Standardna pogreška srednje vrijednosti procjenjuje se standardnom devijacijom opažanja podijeljenom s kvadratnim korijenom veličine uzorka. Iz nekog razloga nema funkcije proračunske tablice za standardnu ​​pogrešku, pa možete upotrijebiti = STDEV (Ys)/SQRT (COUNT (Ys)), gdje je Ys raspon ćelija s vašim podacima.

Ova brojka je ista kao gornja, samo što sam ovaj put dodao trake pogrešaka koje označavaju & plusmn1 standardnu ​​pogrešku. Budući da se procjena standardne pogreške temelji na samo tri opažanja, ona se uvelike razlikuje od uzorka do uzorka.

Znači i plusmn1 standardna pogreška 100 slučajnih uzoraka (n= 3) iz populacije s parametarskom sredinom 5 (vodoravna crta). Znači i plusmn1 standardna pogreška 100 slučajnih uzoraka (n= 3) iz populacije s parametarskom sredinom 5 (vodoravna crta).

S veličinom uzorka od 20, svaka procjena standardne pogreške je točnija. Od 100 uzoraka na donjem grafikonu, 68 uključuje parametarsku sredinu unutar & plusmn1 standardne pogreške srednje vrijednosti uzorka.

Znači i plusmn1 standardna pogreška 100 slučajnih uzoraka (N = 20) iz populacije s parametarskom sredinom 5 (vodoravna crta). Znači i plusmn1 standardna pogreška 100 slučajnih uzoraka (N = 20) iz populacije s parametarskom sredinom 5 (vodoravna crta).

Kako povećavate veličinu uzorka, standardna pogreška srednje vrijednosti će se smanjivati. S većim veličinama uzorka srednja vrijednost uzorka postaje točnija procjena parametarske sredine, pa standardna pogreška srednje postaje manja. Imajte na umu da je to funkcija kvadratnog korijena veličine uzorka, na primjer, da bi standardna pogreška bila upola manja, trebat će vam četiri puta više promatranja.

"Standardna pogreška srednje vrijednosti" i "standardna devijacija srednje vrijednosti" ekvivalentni su izrazi. Ljudi gotovo uvijek govore "standardna pogreška prosjeka" kako bi izbjegli zabunu sa standardnom devijacijom opažanja. Ponekad se "standardna pogreška" koristi sama po sebi, to gotovo sigurno ukazuje na standardnu ​​pogrešku srednje vrijednosti, ali budući da postoje i statistike za standardnu ​​pogrešku varijance, standardnu ​​pogrešku medijane, standardnu ​​pogrešku regresijskog koeficijenta itd., treba navesti standardnu ​​pogrešku srednje vrijednosti.

Postoji mit da kada dva sredstva imaju standardne trake pogrešaka koje se ne preklapaju, sredstva se značajno razlikuju (na Prazina & lt0.05). To nije točno (Browne 1979, Payton et al. 2003), lako je za dva skupa brojeva imati standardne trake pogrešaka koje se ne preklapaju, ali se ne razlikuju značajno po dva uzorka t& ndashtest. Ne pokušavajte raditi statističke testove vizualnom usporedbom standardnih traka pogrešaka, samo upotrijebite ispravan statistički test.

Slična statistika

Intervali povjerenja i standardna pogreška srednje vrijednosti služe istoj svrsi, za izražavanje pouzdanosti procjene srednje vrijednosti. Kada pogledate znanstvene radove, ponekad "trake pogrešaka" na grafikonima ili & plusmn broj nakon srednjih vrijednosti u tablicama predstavljaju standardnu ​​pogrešku srednje vrijednosti, dok u drugim radovima predstavljaju 95% intervale pouzdanosti. Više volim 95% intervale pouzdanosti. Kad vidim grafikon s hrpom točaka i trakama pogrešaka koje predstavljaju srednje vrijednosti i intervale pouzdanosti, znam da većina (95%) traka pogrešaka uključuje parametarske sredine. Kad su trake pogrešaka standardne pogreške srednje vrijednosti, očekuje se da samo dvije trećine traka pogrešaka uključi parametarska sredstva koja moram mentalno udvostručiti kako bih dobio približnu veličinu intervala pouzdanosti od 95%. Osim toga, za vrlo male uzorke interval pouzdanosti od 95% veći je od dvostruke standardne pogreške, a faktor korekcije još je teže napraviti u glavi.Koju god statistiku odlučili koristiti, svakako razjasnite što predstavljaju trake pogrešaka na vašim grafikonima. Vidio sam mnogo grafikona u znanstvenim časopisima koji nisu dali pojma o tome što predstavljaju trake pogrešaka, što ih čini prilično beskorisnima.

Koristite standardnu ​​devijaciju i koeficijent varijacije kako biste pokazali koliko varijacija postoji među pojedinim opažanjima, dok koristite standardne greške ili intervale pouzdanosti da pokažete koliko je dobra vaša procjena srednje vrijednosti. Jedini put kada biste prijavili standardnu ​​devijaciju ili koeficijent varijacije bio bi ako vas zapravo zanima iznos varijacije. Na primjer, ako ste uzgojili hrpu biljaka soje s dvije različite vrste gnojiva, vaš bi glavni interes vjerojatno bio da li je prinos soje različit, pa biste prijavili srednji prinos i uvećali standardne greške ili intervale pouzdanosti. Ako ste namjeravali izvršiti umjetnu selekciju na soji kako biste je uzgojili radi boljeg prinosa, moglo bi vas zanimati koji je tretman imao najveću varijaciju (što olakšava odabir najbrže rastuće soje), pa biste prijavili standardnu ​​devijaciju ili koeficijent varijacije.

Nema smisla prijavljivati ​​standardnu ​​pogrešku srednje vrijednosti i standardnu ​​devijaciju. Sve dok prijavite jedan od njih, plus veličinu uzorka (N), svatko tko treba može izračunati drugi.

Primjer

Standardna pogreška srednje vrijednosti za podatke o crnoj grlici s web stranice sa središnjom tendencijom je 10,70.

Kako izračunati standardnu ​​pogrešku

Proračunska tablica

Proračunska tablica s opisnom statistikom izračunava standardnu ​​pogrešku srednje vrijednosti za do 1000 opažanja, koristeći funkciju = STDEV (Ys)/SQRT (COUNT (Ys)).

Internet stranice

Ova web stranica izračunava standardnu ​​pogrešku srednje vrijednosti i druge opisne statistike za do 10000 opažanja.

Ova web stranica izračunava standardnu ​​pogrešku srednje vrijednosti, zajedno s ostalim opisnim statistikama. Ne znam najveći mogući broj opažanja.

Salvatore Mangiafico R Suputnik ima uzorak R programa za standardnu ​​pogrešku srednje vrijednosti.

PROC UNIVARIATE će izračunati standardnu ​​pogrešku srednje vrijednosti. Primjere potražite na web stranici središnje tendencije.

Reference

Browne, R. H. 1979. O vizualnoj procjeni značajnosti srednje razlike. Biometrija 35: 657-665.

Payton, M. E., M. H. Greenstone i N. Schenker. 2003. Preklapajući intervali pouzdanosti ili standardni intervali pogrešaka: što oni znače u smislu statističke značajnosti? Journal of Insect Science 3: 34.

& lArr Prethodna tema | Sljedeća tema & rArr Sadržaj

Ova je stranica zadnji put revidirana 20. srpnja 2015. Adresa joj je http://www.biostathandbook.com/standarderror.html. Može se citirati kao:
McDonald, J.H. 2014. Priručnik za biološku statistiku (3. izd.). Nakladništvo Sparky House, Baltimore, Maryland. Ova web stranica sadrži sadržaj stranica 111-114 u tiskanoj verziji.

& copy2014 John H. McDonald. S ovim sadržajem vjerojatno možete učiniti što želite. Pojedinosti potražite na stranici dopuštenja.


Što znači miogeni?

Ono što sam shvatio iz srčanog mišića je miogeno, to je da on generira vlastiti električni impuls ili mu ne treba mozak ili kardiovaskularni centar da mu kažu kada se treba kontraktirati, on to stalno čini sam.

Evo odgovora sheme oznaka na "Navedite značenje miogenosti". :
1. ideja da stimulacija nastaje iznutra (mišić)
2. ideja da to rezultira depolarizacijom

Može li mi netko reći depolarizaciju o tome što i kako uključiti ove 2 točke da bih dobio 2 ocjene?

(Originalni post napisao Leah.J)
Ono što sam shvatio iz srčanog mišića je miogeno, to je da on generira vlastiti električni impuls, ili mu nije potreban mozak ili kardiovaskularni centar da mu kažu kada se treba kontraktirati, on to stalno čini sam.

Evo odgovora sheme oznaka na "Navedite značenje miogenosti". :
1. ideja da stimulacija nastaje iznutra (mišić)
2. ideja da to rezultira depolarizacijom

Može li mi netko reći depolarizaciju o tome što i kako uključiti ove 2 točke da bih dobio 2 ocjene?

Da u pravu si. Miogeni znači da se mišić može kontraktirati bez vanjskog podražaja. Uzmite na primjer srce, ako izvadite kardiomiocite (stanice srčanog mišića) iz tijela i držite ih na životu u prikladnom mediju, oni će se nastaviti kontraktirati. To je zato što se stanice srčanog mišića kontinuirano depolariziraju bez ikakvog vanjskog podražaja. Imaju te takozvane "smiješne" natrijeve kanale koji omogućuju stalan dotok natrijevih iona koji depolarizira membranski potencijal sve dok ne dosegne prag - kad se membrana depolarizira do praga, aktivira se akcijski potencijal.

Ako niste sigurni što je to depolarizacija, to je u biti unutrašnjost stanice koja postaje pozitivnije nabijena zbog priljeva pozitivnih iona (obično natrija, ali mogu biti i ioni kalcija).


Što to znači? - Biologija

Mutagen je tvar koja može trajno promijeniti fizički sastav DNA gena tako da se genetska poruka promijeni.

Nakon što je gen oštećen ili promijenjen, mRNA prepisana iz tog gena sada će imati promijenjenu poruku.

Polipeptid nastao translacijom promijenjene mRNA sad će sadržavati drugačiji niz aminokiselina. Funkcija proteina nastalog presavijanjem ovog polipeptida vjerojatno će se promijeniti ili izgubiti. U ovom primjeru, enzim koji katalizira proizvodnju pigmenta boje cvijeta izmijenjen je na takav način da više ne katalizira proizvodnju crvenog pigmenta.

Izmijenjeni protein ne proizvodi nikakav proizvod (crveni pigment).

  • oponašaju ispravne nukleotidne baze u molekuli DNA, ali ne uspijevaju pravilno upariti baze tijekom replikacije DNA.
  • ukloniti dijelove nukleotida (kao što je amino skupina na adeninu), ponovno uzrokujući nepravilno uparivanje baze tijekom replikacije DNA.
  • dodaju ugljikovodične skupine raznim nukleotidima, također uzrokujući pogrešno uparivanje baza tijekom replikacije DNA.

Zračenje Zračenje visoke energije iz radioaktivnog materijala ili iz X-zraka apsorbiraju atomi u molekulama vode koje okružuju DNK. Ta se energija prenosi na elektrone koji zatim odlijeću od atoma. Iza je slobodni radikal, vrlo opasna i visoko reaktivna molekula koja napada molekulu DNA i mijenja je na mnogo načina.
Zračenje također može uzrokovati dvostruke prekide u molekuli DNK, koje mehanizmi popravka stanice ne mogu ispraviti.

Sunčeva svjetlost sadrži ultraljubičasto zračenje (komponentu koja izaziva sunce) koje, kada ga apsorbira DNK, uzrokuje stvaranje unakrsne veze između određenih susjednih baza. U većini normalnih slučajeva stanice mogu popraviti ovo oštećenje, ali neispravljeni dimeri ove vrste uzrokuju preskakanje sustava greškom ostavljajući prazninu, koja bi se trebala popuniti kasnije.
Nezaštićena izloženost UV zračenja od strane ljudske kože može uzrokovati ozbiljna oštećenja te može dovesti do raka kože i opsežnih tumora kože.

Spontane mutacije događaju se bez izlaganja bilo kakvom očitom mutagenom faktoru. Ponekad se nukleotidi DNA bez upozorenja premještaju u drugačiji kemijski oblik (poznat kao izomer) koji će sa svojim partnerom formirati drugačiju seriju vodikovih veza. To dovodi do pogrešaka u vrijeme replikacije DNK.

Znanost na daljinu
i kopija 1997., 1998., 1999., 2000. profesor John Blamire


RPKM, FPKM i TPM, jasno objašnjeno

Nekada je to bilo kad ste radili RNA-seq, izvještavali ste o svojim rezultatima u RPKM-u (očitavanja po milijunu kilobaza) ili FPKM-u (fragmenti po milijunu kilobaza). Međutim, TPM (Transcripts Per Kilobase Million) sada postaje prilično popularan. Budući da se čini da postoji velika zabuna oko ovih pojmova, mislio sam da ću upotrijebiti StatQuest kako bih sve razjasnio.

Ove tri metrike pokušavaju normalizirati dubinu sekvenciranja i duljinu gena. Evo kako to radite za RPKM:

  1. Izbrojite ukupna očitanja u uzorku i podijelite taj broj s 1.000.000 - to je naš faktor skaliranja "na milijun".
  2. Podijelite brojanje čitanja s faktorom skaliranja "na milijun". Ovo se normalizira za dubinu sekvenciranja, dajući vam očitanja na milijun (RPM)
  3. Podijelite vrijednosti RPM -a s duljinom gena, u kilobazama. To vam daje RPKM.

FPKM je vrlo sličan RPKM -u. RPKM je napravljen za RNA-seq s jednim krajem, gdje je svako čitanje odgovaralo jednom fragmentu koji je sekvenciran. FPKM je napravljen za RNA-seq. Uparenog kraja. S uparenim RNA-seq-om, dva čitanja mogu odgovarati jednom fragmentu, ili, ako jedno čitanje u paru nije mapirano, jedno čitanje može odgovarati jednom fragmentu. Jedina razlika između RPKM -a i FPKM -a je ta što FPKM uzima u obzir da se dva čitanja mogu preslikati u jedan fragment (pa se taj fragment ne broji dva puta).

TPM je vrlo sličan RPKM -u i FPKM -u. Jedina razlika je redoslijed operacija. Evo kako izračunavate TPM:

  1. Podijelite broj čitanja po duljini svakog gena u kilobazama. To vam daje očitanja po kilobazi (RPK).
  2. Prebrojite sve vrijednosti RPK -a u uzorku i podijelite ovaj broj sa 1.000.000. Ovo je vaš faktor skaliranja "na milijun".
  3. Podijelite vrijednosti RPK -a s faktorom skaliranja "na milijun". Ovo vam daje TPM.

Dakle, vidite, pri izračunavanju TPM -a, jedina razlika je u tome što prvo normalizirate duljinu gena, a zatim normalizirate drugu dubinu sekvenciranja. Međutim, učinci ove razlike prilično su duboki.

Kada koristite TPM, zbroj svih TPM -ova u svakom uzorku je isti. To olakšava usporedbu udjela očitanja koja su preslikana na gen u svakom uzorku. Nasuprot tome, s RPKM -om i FPKM -om, zbroj normaliziranih očitanja u svakom uzorku može biti različit, što otežava izravnu usporedbu uzoraka.

Evo primjera. Ako je TPM za gen A u uzorku 1 3,33, a TPM u uzorku B 3,33, onda znam da je potpuno isti udio ukupnih očitanja preslikan na gen A u oba uzorka. To je zato što se zbroj TPM -ova u oba uzorka uvijek zbraja na isti broj (tako da je nazivnik potreban za izračunavanje proporcija isti, bez obzira na uzorak koji gledate.)

S RPKM -om ili FPKM -om, zbroj normaliziranih očitanja u svakom uzorku može biti različit. Dakle, ako je RPKM za gen A u uzorku 1 3,33, a RPKM u uzorku 2 3,33, ne bih znao je li isti udio očitanja u uzorku 1 preslikan na gen A kao u uzorku 2. To je zato što je potreban nazivnik izračunati udio mogao bi biti različit za dva uzorka.


Sadržaj

U botanici, latinske riječi strijelice i proli tradicionalno su se koristili, i proli preporučeno je u prvom botaničkom kodeksu nomenklature, objavljenom 1868. [8]

Utrke su definirane prema bilo kojoj prepoznatljivoj značajci, uključujući frekvencije gena. [9] "Rasne razlike su relativne, a ne apsolutne". [9] Prilagodljive razlike koje razlikuju rase mogu se akumulirati čak i uz značajan protok gena i kliničku (a ne diskretnu) varijaciju staništa. [10] Hibridne zone između rasa polupropusne su barijere za protok gena, [11] vidjeti, na primjer, kromosomske rase aucklandskog stabla wētā. [12]

Populacija koja se razlikuje po jedinstvenim kariotipima, tj. Različitim brojevima kromosoma (ploidija) ili različitoj strukturi kromosoma. [9] Različita populacija koja je na određenom području izolirana od drugih populacija vrste, [13] i dosljedno se razlikuje od ostalih, [13] npr. morfologija (ili čak samo genetski [4]). Geografske rase su alopatrijske. [9] Skupina jedinki koje se ne razlikuju nužno po morfologiji od ostalih pripadnika vrste, ali imaju prepoznatljivo različitu fiziologiju ili ponašanje. [14] Fiziološka rasa može biti ekotip, dio vrste prilagođen različitom lokalnom staništu, definiran čak i posebnim izvorom hrane. [15] Parazitske vrste, često vezane bez geografskog položaja, često imaju rase prilagođene različitim domaćinima [14] [16], ali ih je teško kromosomski razlikovati. [17]

U botanici, gdje fiziološka rasa (najčešće se koristi u mikologiji [16]), biološka rasa, i biološki oblik su korišteni kao sinonimi, [14] [18] [19] fiziološka rasa je u biti ista klasifikacija kao forma specialis, [14] osim što se potonji koristi kao dio infraspecifičnog znanstvenog naziva (i slijedi konvencije znanstvenog imenovanja zasnovane na latinskom), umetnuto nakon interpolacije "f. Sp.", Kao u "Puccinia graminis f. sp. avenae"dok se naziv utrke dodaje iza binomskog znanstvenog naziva (i može biti proizvoljan, npr. alfanumerički kod, obično s riječju" rasa "):"Podosphaera xanthii utrka S ". [17]

Fiziološku rasu ne treba miješati s fiziološka rasa, zastarjeli izraz za kriptične vrste. [16] Niti biološki oblik niti forma specialis treba zamijeniti s formalnim botaničkim taksonomskim rangom forma ili oblik, ili sa zoološkim izrazom, neformalni opis (često sezonski) koji nije taksonomski.

Uvjet trka je također povijesno korišten u odnosu na pripitomljene životinje, kao drugi izraz za vrsta [4] ova upotreba opstaje u kombiniranom obliku, u izrazu landrace, koji se također primjenjuje na pripitomljeno bilje. Srodne riječi za trka na mnogim jezicima (španjolski: raza Njemački: Rasse Francuski: trka) mogu prenijeti značenja koja engleska riječ nema, a često se koriste u smislu 'domaće pasmine'. [20]

Ako su rase dovoljno različite ili ako su ispitane da pokazuju malu genetsku povezanost neovisno o fenotipu, dvije ili više skupina/rasa mogu se identificirati kao podvrste ili (u botanici, mikologiji i fikologiji) drugi infraspecifični rang) i dati im Ime. Ernst Mayr je napisao da podvrsta može biti "a geografska rasa to je taksonomski dovoljno različito da bi bilo vrijedno zasebnog imena. "[21] [22]

Proučavanje populacija prethodno označenih rasa ponekad može dovesti do klasifikacije nove vrste. Na primjer, 2008. godine dvije populacije smeđe biljke (Nilaparvata lugens) na Filipinima, jedno prilagođeno hranjenju rižom, a drugo Leersia hexandra trave, reklasificirane su iz rasa u "dvije različite, ali vrlo bliske, simpatične vrste", na temelju loše stope preživljavanja kada im se daje suprotan izvor hrane, prepreke za hibridizaciju među populacijama, ujednačena sklonost parenju među članovima iste populacije, razlike u zvukovima parenja, varijacije jajnosti i druge prepoznatljive karakteristike. [15]

Za patogene bakterije prilagođene određenim domaćinima, rase se mogu formalno imenovati kao patovari. Za parazitske organizme kojima upravlja Međunarodni kodeks nomenklature za alge, gljive i biljke, uvjet forma specialis (plural formae speciales) koristi se.

Razvrstavanje gljivičnih mikroba u rase često se vrši u mikologiji, proučavanju gljiva, a posebno u fitopatologiji, proučavanju biljnih bolesti, koje su često gljivične. Izraz "fiziološka rasa" preporučen je za uporabu nad "biološkim oblikom" na Međunarodnom botaničkom kongresu 1935. Iako su povijesno taj pojam biljno patolozi koristili nedosljedno, suvremeni trend je da se rasa koristi za označavanje "skupina genotipova domaćina" dopuštajući karakterizaciju virulencije "[23] (jednostavnije rečeno: grupiranje parazitskih gljiva u rase na temelju toga koliko snažno utječu na određene biljke domaćine).

Komercijalni Cucumis melo proizvodnja dinja (dinja i mošusa), na primjer, od 1925. bio je uključen u biološku "utrku u naoružanju", protiv pepelnice iz tikvice, uzrokovanu uzastopno nastalim rasama Podosphaera xanthii gljiva, s novim sortama dinje koje se razvijaju za otpornost na ove patogene. [17] [24]

Pregledom literature iz 2004. godine o ovom broju zaključeno je da je "identifikacija rase važna za temeljna istraživanja, a posebno je važna za komercijalnu sjemenarsku industriju", ali se smatra da ima malo koristi u hortikulturi za odabir određenih sorti, zbog brzine kojom lokalno populacija patogena može se promijeniti zemljopisno, sezonski i prema biljci domaćinu. [17]

Klasifikacija gljivičnih rasa može biti teška jer na reakcije biljaka domaćina na određene populacije gljivica mogu utjecati vlaga, svjetlo, temperatura i drugi čimbenici okoliša. Različite biljke domaćini ne moraju sve reagirati na određene gljivične populacije ili obrnuto te identifikaciju genetskih razlika između populacija za koje se smatra da tvore različite gljivične rase može biti nedostižno. [17]


Gledaj video: Dečko ili momak u snu - šta znači sanjati dečka? - Sanovnik (Lipanj 2022).


Komentari:

  1. Chien

    Hvala vam!

  2. Kektilar

    I congratulate, the magnificent idea and it is timely

  3. Chayton

    Sad je sve jasno, hvala puno na objasnjenju.

  4. Mukasa

    Ja se pridružujem. slažem se

  5. Kigakinos

    Danas sam puno čitao o ovom pitanju.

  6. Waldhramm

    Ispričavam se, ali ne ide mi baš blizu. Tko još može što reći?



Napišite poruku