9789612713829

a. co m

van Komel in Tom stia, Rado a Turk m r De a n i r Ma

e s r e j K

začne

kn

jig

ar n

življenje...

KSZZ 1 UC 2012 notranjost.indd 1

2/23/12 1:48 PM

Radovan Komel in To m Tu astia, erm rk D na i r a M

Biologija celice i

az etik n e g n

im ag

a. co m

začne

na

življenje...

zij e

se r e j K

ar n

Urednica: Marina Dermastia Recenzenti: prof. dr. Ana Plemenitaš, prof. dr. Damjana Drobne, prof. dr. Jože Pungerčar, Majda Kamenšek Gajšek, Nada Udovč-Knežević Jezikovni pregled in korekture: Tina Kralj Abecedno kazalo: Alenka Dermastia Ilustracije: Marija Prelog Tehnične računalniške risbe: Kristina Sepčić Fotografije: Dreamstime, MARUM, PRNIB, Reuters, Shutterstock, Istockphoto, Wikimedia Commons, Cimerman Gunde N., Dermastia M., Dixson K., Dobnik D., Dreo T., Drobne D., Filipič M., Frangež R., Glasenčnik E., Inštitut za biologijo celice, MF , Inštitut za mikrobiologijo, MF, Kladnik A., Križanec Turk K., Novak Pompe M., Rijavec T., Sedmak B., Strgulc Krajšek S., Turk T., Žnidarič Tušek M.

Vse knjige in dodatna gradiva Založbe Rokus Klett

jig

dobite tudi na naslovu www.knjigarna.com.

Učbenik Kjer se življenje začne je Strokovni svet RS za splošno izobraževanje na svoji 141. seji dne 14. 4. 2011 s sklepom št. 6130-1/2011/18 potrdil kot učbenik za biologijo celice in genetiko za gimnazije in srednje tehniške in strokovne šole. © Založba Rokus Klett, d. o. o. (2011). Vse pravice pridržane.

kn

Brez pisnega dovoljenja založnika so prepovedani reproduciranje, distribuiranje, javna priobčitev, predelava ali druga uporaba avtorskega dela ali njegovih delov v kakršnem koli obsegu in postopku, kot tudi fotokopiranje, tiskanje ali shranitev v elek­tronski obliki. Tako ravnanje pomeni, razen v primerih od 46. do 57. člena Zakona o avtorski in sorodnih pravicah, kršitev avtorske pravice.

Založba Rokus Klett, d. o. o.

Stegne 9 b, 1000 Ljubljana Telefon: (01) 513 46 00 Telefaks: (01) 513 46 99

E-pošta: rokus@rokus-klett.si www.rokus-klett.si

KSZZ 1 UC 2014 notranjost.indd 2

CIP - Kataložni zapis o publikaciji Narodna in univerzitetna knjižnica, Ljubljana 576.3(075.3) 575(075.3) DERMASTIA, Marina Kjer se življenje začne --- : [biologija celice in genetika za gimnazije] / Marina Dermastia, Radovan Komel in Tom Turk ; [abecedno kazalo Alenka Dermastia ; ilustracije Marija Prelog, tehnične računalniške risbe Kristina Sepčić ; fotografije Dreamstime ... et al.]. - 2. izd. - Ljubljana : Rokus Klett, 2014 ISBN 978-961-271-382-9 1. Komel, Radovan 2. Turk, Tom 271282432

2/13/14 2:03 PM

kn

jig

ar n

a. co m

Kar poznam o, je konč no, česar ne poznamo, je brezkonč no. V razumskem pogledu sm o sr edi neskončneg a oceana ne zn an ega.

Dolžnost vs ake genera ci je je, da morju iz trga še ka kš en košček kopn ega.

-----Thomas H. Huxley (182 5-1895), angleški bi olog

BIO 1 UC notranjost.indd 3

21.3.11 10:01

Avtorica in avtorja učbenika, ki ga imate pred seboj, so redni profesorji na Univerzi v Ljubljani. Njihovo raziskovalno in strokovno delo je neposredno povezano z vsebinami, predstavljenimi v učbeniku. Vse tri povezuje dolgoletna skrb za izboljšanje naravoslovne pismenosti med slovensko mladino, ki se odraža v učbenikih, poljudnih knjigah, poljudnoznanstvenih in mladinskih revijah. Hkrati jih povezuje tudi ljubezen do narave, kateri namenjajo velik del svojega prostega časa.

a. co m

Predstavitev avtorjev

Marina Dermastia je biologinja, ki se ukvarja z molekulskimi raziskavami

ar n

razvoja koruze in interakcij med rastlinami ter patogenimi mikroorganizmi.

Napisala je prvo knjigo v slovenskem jeziku o biokemiji in zgradbi rastlin – številne fotografije iz knjige so vključene tudi v pričujoči učbenik. Kot članica uredniškega odbora National Geographic Slovenija, od začetka izhajanja v slovenskem jeziku, predstavlja vsebine, povezane z rastlinami. Podpisana je pod številnimi strokovnimi in poljudnimi članki o biologiji in molekulski biologiji rastlin. Leta 2006 je skupaj s Tomom Turkom prejela nagrado Prometej znanosti za odličnost v komuniciranju znanosti za gimnazijski učbenik Od molekule do celice založbe Rokus Klett in leta 2010 priznanje Biotehniške fakultete Univerze v Ljubljani za najboljšo učiteljico na študiju mikrobiologije.

kn

jig

Radovan Komel je biokemik, začetnik molekulske biologije v slovenski

BIO 1 UC notranjost.indd 4

biotehnologiji, pionir pri raziskavah genetskih bolezni na molekulski ravni v Sloveniji za potrebe genske diagnostike. Kot predsednik Prirodoslovnega društva Slovenije je tudi odgovorni urednik poljudnoznanstvene revije Proteus, v kateri objavlja poljudne članke s področja molekulske biologije.

Za založbo Rokus Klett je napisal srednješolski učbenik Genetika – od dvojne vijačnice do kloniranja. Za raziskovalne dosežke na področju biokemije in molekulske biologije je prejel državno nagrado, predhodnico današnjih Zoisovih nagrad, s prvo Lapanjetovo nagrado mu je dalo priznanje Slovensko biokemijsko društvo, francoska vlada pa mu je za sodelovanje na področju znanosti in kulture podelila naziv vitez Akademskih palm. Je pomorščak, velik ljubitelj narave, zavzet za ohranjanje naravne dediščine in njenih vrednot.

Tom Turk je biolog. Raziskuje toksine in biološko aktivne naravne spojine iz morskih organizmov. Je dolgoletni predsednik državne maturitetne komisije za biologijo, avtor dveh knjig o podvodnem svetu Jadranskega in Sredozemskega morja ter skupaj z ilustratorko tega učbenika, akademsko slikarko Marjanco Prelog, tudi pisec besedila v njeni knjigi Ambasadorji morja. Je soavtor še dveh osnovnošolskih učbenikov in gimnazijskega učbenika založbe Rokus Klett Od molekule do celice, za katerega je skupaj z Marino Dermastia leta 2006 prejel nagrado Prometej znanosti za odličnost v komuniciranju znanosti. Od začetka izhajanja revije National Geographic v slovenskem jeziku je član uredniškega odbora revije, kjer je zadolžen za področji biokemije in morske biologije. Je potapljač, podvodni fotograf in pisec številnih poljudnih in strokovnih člankov, ki obravnavajo biologijo morja.

21.3.11 10:01

Vsebina

Prvi del: Biologija celice

12 14 15 16

Gradniki življenja – atomi, molekule, makromolekule Organizmi so sestavljeni iz biogenih elementov.

Atomi in molekule so ključ do poznavanja kemijskih lastnosti snovi.

Elementi se vežejo med seboj v spojine, v katerih je razmerje med elementi stalno. Življenje je odvisno od lastnosti vode.

Organske molekule so gradniki celic.

Ogljikovi hidrati so glavni vir energije v celici.

18 20 20 20 21 23 24 25 26 27 28 29 33 34 36 37 38 38 38 40 40 41 41 41 43 43

a. co m

Najmanjše oblike življenja Znaki živega Ideja o celici, kot o osnovni enoti življenja, se je razvijala počasi

Založni polisaharidi so zaloge enostavnih sladkorjev.

Strukturni polisaharidi dajejo trdnost.

Saharoza je oblika ogljikovih hidratov za prenos.

Štirje različni nukleotidi se povezujejo v neskončno število kombinacij v nukleinskih kislinah.

Beljakovine v celici opravljajo različne naloge.

Lipidi so v vodi netopne organske spojine.

Maščobe so založne spojine in bogat vir energije.

Fosfolipidi sestavljajo biotske membrane.

Holesterol je pomembna sestavina živalskih celičnih membran.

ar n

Rastline se s svojim okoljem sporazumevajo s posebnimi molekulami.

Esencialna hranila dobimo s hrano.

Vitamini pomagajo pri kemijskih reakcijah in pri normalnem razvoju organizmov.

Minerali so nujni za pravilno delovanje organizma.

Telo dobi esencialne aminokisline in maščobne kisline s hrano.

Povezovanje makromolekul.

Liposomi in izvor membran.

Biotske membrane so zgrajene iz lipidov in beljakovin.

Tudi virusi so povezane makromolekule.

jig

Virusi napadajo vse organizme.

kn

Celica in njeni organeli Celice so praviloma majhne.

Povečava in ločljivost.

Velikost celic določa razmerje med površino in prostornino.

Pojav zapletenih celic je povezan z razvojem notranjih membran.

Prokarionti so izjemno pestra skupina mikroorganizmov.

Prokarionti se uvrščajo v dve samostojni evolucijski veji – evbakterije in arhebakterije.

Pestrost prokariontskih oblik.

Prokarionti igrajo ključno vlogo v ekonomiji življenja na Zemlji.

Nekatere bakterije povzročajo bolezni.

Zapleteni organizmi so zgrajeni iz evkariontskih celic.

Jedro je nadzorni center celice.

Endoplazemski retikel sodeluje pri sintezi celične membrane.

Golgijev aparat je odgovoren za notranji celični transport.

Vakuola je značilen rastlinski organel.

Lizosomi so odgovorni za celično prebavo.

BIO 1 UC notranjost.indd 5

46 48 48 50 60 55 55 56 56 57 58 58 60 61 62 62

21.3.11 10:01

Vsebina

Mitohondriji in kloroplasti so celične elektrarne.

Mitohondriji pretvarjajo energijo iz hrane za pogon procesov v celici.

Kloroplasti zbirajo in pretvarjajo sončno energijo.

Plastidi se razlikujejo po obliki in nalogah, ki jih opravljajo.

Bakterijska invazija – izvor kloroplastov in mitohondrijev.

Celična stena bakterij je različna.

Glive imajo hitinsko celično steno.

a. co m

Citoskelet daje celici oporo in obliko ter je odgovoren za celična gibanja.

Celična stena nekaterim vrstam celic nudi dodatno oporo in zaščito.

Rastlinske celice imajo močno zunanjo steno, ki opravlja številne naloge.

Membranski transport Prepustnost membran Gibanje topljencev.

Difuzija je pasivno gibanje topljencev v smeri koncentracijskega gradienta.

Osmoza je difuzija vode skozi izbirno prepustno membrano.

Za aktivni transport je nujna dodatna energija.

63 64 65 66 67 68 69 69 69 69

Nekatere molekule za prečenje membrane uporabljajo zasebne prehode.

Včasih je za prečenje membrane nujna uporaba obvoznice.

Membrane so vključene v signalne poti v celici.

jig

ar n

Celica kot energijski sistem Energijske pretvorbe Energija je dveh vrst: potencialna in kinetična.

Energija se ne more ustvariti, lahko pa se pretvarja iz ene oblike v drugo.

Ključni energijski pretvorbi v živih bitjih sta oksidacija in redukcija.

Energija se lahko sprosti iz kemijskih vezi.

Energijske pretvorbe niso zelo učinkovite.

Povečevanje nereda (entropije) in tok energije skozi ekosisteme.

V celicah se hrana pretvarja v zapletenih kemijskih reakcijah.

ATP je energijska valuta celice.

Nastanek ATP je posledica membranskega transporta.

Fosforilacija je pomemben celični proces.

V energijske pretvorbe so vključene tudi druge spojine.

88 90 90 91 91 92 92 93 94 95 96 98 99

Tudi pri vrenju nastaja ATP.

102 104 104 105 105 106 107 108

Fotosinteza Heterotrofni in avtotrofni organizmi.

Fotosinteza, ki ne sprošča kisika, in avtotrofija brez fotosinteze.

Le vidna svetloba je primerna za fotosintezo.

112 114 114 116

kn

Celično dihanje Kaj imata skupnega dihanje s pljuči in celično dihanje?

Glikoliza je razgradnja sladkorja.

Razgradnja piruvata in nastanek acetil-CoA.

74 76 76 76 77 82 82 82 85

Acetil-CoA vstopi v citratni cikel.

Elektronska prenašalna veriga je sklopljena z nastankom ATP. V elektronski prenašalni verigi je veliko členov.

BIO 1 UC notranjost.indd 6

21.3.11 10:01

Vsebina

116 117 118 119 120 121 122 123 124 125

Beljakovine v akciji Encimi pospešujejo kemijske reakcije v organizmih.

Encimi delujejo po principu ključa in ključavnice.

Delovanje encima ustavi inhibitor.

Celice se premikajo zaradi delovanja gibalnih beljakovin.

Gibalni beljakovini skeletnih mišic sta aktin in miozin.

128 130 132 133 134 134

Medcelično sporazumevanje Signali se prenašajo.

Med živimi celicami prenosi signalov potekajo ves čas.

Signalne molekule vstopajo v le nekaj splošnih signalnih poti.

Izvencelične signalne molekule se vežejo na dva tipa receptorjev.

Znotrajcelične signalne beljakovine delujejo kot molekulska stikala.

Delovanje številnih receptorjev je povezano z beljakovino G. Kalcijevi ioni lahko delujejo kot sporočevalne molekule.

138 140 140 140 142 142 144 144

ar n

a. co m

V organizmih imajo različna barvila različen namen.

Klorofil a je glavno fotosintetsko barvilo.

Klorofilu a pri zbiranju svetlobe pomagajo pomožna fotosintetska barvila.

Fotosinteza poteka v dveh zaporednih stopnjah.

V svetlobni stopnji nastaja uporabna energija.

V temotni stopnji nastaja sladkor.

V drugačnih razmerah okolja lahko fotosinteza poteka tudi po nekoliko spremenjeni poti.

Rastline C4 ogljik iz CO2 vdelajo v spojino s štirimi ogljikovimi atomi.

Rastline CAM odpirajo reže ponoči.

Dejavniki okolja, ki vplivajo na hitrost fotosinteze.

Drugi del: Genetika

148 150 150 151 151

Vzorci dedovanja Skrivnosti dedovanja je začel odkrivati Gregor Mendel.

Navadni grah je primerna raziskovalna rastlina.

Lastnosti in znaki.

Mendlovi poskusi.

Mendel je s križanjem proučeval sedem lastnosti graha.

Razmerja v Mendlovih poskusih.

Znaki za lastnosti in dedovanje.

Fenotip in genotip.

Verjetnost posamezne kombinacije alelov.

Dedovanje lastnosti je lahko zapleteno.

Nepopolna dominanca.

Več alelov in kodominanca.

En gen, več znakov.

152 154 154 155 155 155 156 157 157 158 159 159 160 161

kn

jig

Genetika raziskuje dedovanje. Živimo v času velikega znanstvenega in tehnološkega napredka.

Genetsko inženirstvo je nepogrešljiv del sodobne biotehnologije.

Nove genske tehnologije odpirajo možnosti za nove oblike zdravljenja bolezni.

BIO 1 UC notranjost.indd 7

21.3.11 10:01

Vsebina

161 161 162 163 163

Celični cikel in delitev celice Celični cikel je ponavljajoč se, nadzorovan niz dogodkov celične rasti in delitve.

Hitrost celičnega cikla je odvisna od vrste celic.

Celični cikel je pri evkariontih zelo zapleten.

Interfaza je vmesna stopnja med dvema delitvama celice.

V mitozi nastaneta dve gensko identični jedri.

Na koncu delitve se med hčerinski celici porazdeli tudi citoplazma.

Sistem nadzora celičnega cikla.

168 170 170 171 172 172 176 177

DNA – njena zgradba in podvojevanje Glavne ugotovitve, ki izhajajo iz modela DNA. DNA se podvoji pred delitvijo celice.

Podvojevanje DNA se začne v izvoru podvajanja.

Podvojevanje DNA ima nekaj težav z zgradbo molekule.

Podvajanje DNA je zelo natančno.

180 183 184 187 185 187

Sinteza beljakovin Gen je osnovna fizična in funkcijska enota dednosti.

Zapis za zaporedje aminokislin se prepiše in prevede iz zaporedja nukleotidov v nukleinskih kislinah.

Genetski kod uporablja tri znake.

Genetski kod je univerzalen.

DNA je kodirano navodilo za beljakovine.

S transkripcijo v jedru nastajajo mRNA in druge vrste molekul RNA. Translacija poteka na ribosomih v citoplazmi.

Transkripcija in translacija sta v evkariontski celici prostorsko in časovno ločeni.

190 192 192 193 194 194 195 196 198

jig

ar n

a. co m

Več genov, en znak.

Na fenotip vpliva okolje.

Citoplazemsko dedovanje.

Genetske osnove evolucije.

Hardy-Weinbergovo ravnotežje.

202 204 206 206 207

Spremembe genoma Mutacije so nepopravljene spremembe v kodnem sporočilu, zapisanem v molekuli DNA. Spontane mutacije, ki se ohranijo, so redke.

Mutageni so zunanji povzročitelji mutacij.

Pri genskih mutacijah je ključno mesto, na katerem nastane sprememba v DNA. Mutacije ne vplivajo nujno na fenotip.

Z mutacijami se lahko izboljšajo lastnosti beljakovin.

Kromosomske nepravilnosti.

210 212 213 213 213 214 215 216

kn

Uravnavanje izražanja genov Organizacija genov v operon omogoča bakterijam, da se hitro odzovejo na spremembe v okolju.

Pri evkariontih so ves čas vključeni le geni, nujni za rutinsko delovanje celic.

Evkariontski geni niso organizirani v operone.

Celično signaliziranje in uravnavanje genskega izražanja.

BIO 1 UC notranjost.indd 8

21.3.11 10:01

Vsebina

217 217 218 218 219

Spolno razmnoževanje in preureditev genov Celice imajo lahko eno ali dve garnituri kromosomov.

V življenjskem krogu organizmov se izmenjujeta haploidna in diploidna stopnja.

V mejozi nastanejo štiri gensko različne celice.

Prva mejotska delitev.

Druga mejotska delitev.

Prednosti spolnega razmnoževanja.

222 224 226 228 228 230 231

Kloniranje rastlin in živali Genetski potencial celic.

Celično kloniranje.

Tkivne kulture rastlin.

Kloniranje sesalcev z zamenjavo jeder je novo področje znanosti in medicine.

234 236 237 237 238 238 240 240 241 242 243 243

Namnoževalno kloniranje živali.

Namnoževalno kloniranje človeka.

a. co m

Genetske bolezni in genske okvare.

Usodne mutacije so lahko tudi koristne.

Dominantne genetske bolezni.

Recesivne genetske bolezni.

Genetske bolezni in etika genske diagnostike.

Embrionalne matične celice so popolnoma nespecializirane.

ar n

Odrasle matične celice so celice v zrelih tkivih, ki nadomeščajo že diferencirane celice.

Terapevtsko kloniranje je posebno področje raziskav matičnih celic.

Banka popkovnične krvi je tudi vir matičnih celic.

O vprašanjih, povezanih z raziskavami matičnih celic, se moramo pogovarjati.

246 248 248 248 250 251 252 254 254 254 255 256 257

Kjer se življenje začne …

Rojstvo vesolja.

Kakšne so bile okoljske razmere v zemeljski prazgodovini?

Kaj je bilo prej – kokoš ali jajce? Šele nastanek membran je omogočil razvoj prve celice.

Ali so prvi živi organizmi uporabljali kisik?

260 262 262 264 264 266

kn

jig

Genetsko inženirstvo in biotehologija Z molekulskim kloniranjem pomnožujemo kose molekul DNA. Tehnologija genetskega inženirstva potrebuje prenašalce DNA. Restrikcijski encimi so ključni za molekulsko kloniranje.

Kloniranje v prenašalce.

Kako v molekulah DNA najdemo gen, ki nas zanima?

Verižna reakcija s polimerazo (PCR).

Biotehnologija uporablja organizme ali njihove dele za izdelavo uporabnih izdelkov.

Gensko spremenjeni organizmi. Človeški inzulin je prva beljakovina, ki so jo izdelale transgenske bakterije.

Javno mnenje je genskim tehnologijam v medicini naklonjeno.

Genska tehnologija nadomešča tradicionalne programe križanj in umetnega izbora.

Možne slabosti uporabe genske tehnologije.

BIO 1 UC notranjost.indd 9

21.3.11 10:01

Kako uporabljate učbenik

Prvi d

el

Učbenik sestavljata dva glavna dela, ki sta barvno ločena. UvodnI strani vsakega dela vključujeta celoten seznam vseh poglavij in sta opremljeni s citatom, z odlomkom umetniškega besedila ali odlomkom iz zgodovinskih naravoslovnih besedil. Citati so kot izrezki iz časopisa naključno nalepljeni na strani. Besedilo uvodnih strani na poljuden način predstavi glavne tematike, ki jih bodo obravnavala sledeča poglavja. p g j

Grad

niki ž ivljen ja – a to omii,, mollee kullee, in nje makro ni org romo aneli lekulle Mem e bran ski tr ansp ort Celica kot e nergij ski si stem Celičn o dih anje

Kaj je živl jenje?

Je blesk kresnice ponoči.

Je bizonova sapa pozi mi.

Je senca, ki teče čez prerijo in izgine v sončnem zahodu.

-----Vranja noga (okrog 1830 –1890), bojevnik in govornik iz indijans plemena Črno kega nožcev

a. co m

Celica

Fotosi

nteza

151

Belja

kovin

grešljiv je nepo nirstvo logije ko inže Genets bne biotehno anja način rez do rili so l odk de ja v poveniki uževan znanst

a Genetik

lično

dova kuje de

razis

zmov. ti organi nane lastnos genov ter iskuje ded in delovanja lednje. a, ki raz adbe cije v nas a je ved jem zgr genera o Genetik učevan rmacija ajo iz ene se s pro i prenaš na izraža info Ukvarja prehaja ere se gen ena in kako se cija kat na rma info činov, be v geje shranj kako ta jo, kako spremem anizma, Zanima vplivajo ekala biega org o nanjo losti pot tih nek kakšna lastnos cije in kak kako je v pretek in era es gen dan ti želi, dogaja naslednje i. Spozna em vrst nov voj zas raz z netski ja, kaj se . evoluci odnost ološka a za prih devanj so predvi

živali.

rajo ije odpi hnolog e nske te Nove ge i za nove oblik st možno ja bolezni ezni stiki bol en diagno pa zdravlj

nega, anstve likega zn v času ve edka Živimo oškega napr splošno ol esel vse in tehn vu prin ega obešt nju naš bi člov

v veliki olucija eznim, prava rev avljerim bol uhnila nekate skega zdr ni je izbr njenj k anega gen dvomi o moV medici anju nag imenov ovedov tudi ju tako avljajo vilna in pri nap področ ehih poj ljajo šte obeti na h teh usp jih sprem uspelo so tudi ki vse j, ob nan valcem eda se venih dog m razisko nja. Sev Z njenim škotski ly. h znanst je 7 Dol aba e 199 žnih zlor . V letu alca – ovc kloniranja orvprašanja o kloniranje ses le, iskavah etična ešn pse, mu jnik v raz no usp i, konje, ljen me prvo zna irane miš ehi pa so postav že klon veni usp m je bil jšnje rojstvo es imamo Tovrstni znanst i, in zda ov in dan h kloniral mamačke. ganizm , zajce, živali splo ter o raziskavah šiče bi aj pra nje eka krave, nje, zak je. Sled i vpraša iranja člov kloniran oodprli tud možnostih klon pevtsko biotehnol o ano tera celično es še polemike o imenov nsko oz. rimi, dan c za tak medici nekate jočo se tičnih celi močno se nas o razvija slavje nad ki hitr i, ago s ranaj bi eslo zm so dogodk nja, od kod izvi dicini prin eznimi. Vse to aša vpr gijo me na i bol ovore avljivim mo odg neozdr njih išče o, saj v dotikaj mo. gre mo in kam

jig

ar n

eva es mo, naj ti v razum ar sta Jam erem živi sežnos tij, odk razČas, v kat nove raz t desetle objavila eva šes in odprl iji Nature ine osti. Min blaginjo veni rev e sestav in prihodn znanst osnovn rCrick v stajanja e DNA, e kot info in Francis vijačne zgradb ne vlog osnuWatson lji, in nje nan ižne ver Zem poz je jno tje ov na ih kritje dvo desetle leotidn organizm ijard nuk ja. Že celo ov vseh asno genom treh mil le življen no, a soč dobrih moleku ga loče oredja sta cij zap macijske ki a, ega ni konzor genom leotidn dnarod omics. eškega tek nuk avila me era Gen kega člov nce obj žba Cel ike, ki parov veli genom ure in Scie in zasebna dru ske Nat kcij « vseh v revijah i genom obja fun ovanje človešk etek obd o in del »Projekt dala zač znali vlog o deluje celica, je napove da bomo spo kak Objava čila, poteh bo razumeli, omogo po katerih o morda nam bo jenje ter ov in tak živl gen lo ih človešk in razvija je začelo kako se la naprej. ja poteka evoluci

otrofni in avtotr

ofni organizm

isen od svetlo

be

Tak ekosistem na Zemlji dejan sko obstaja, čeprav dobro skrit očem navadnih smrtn ikov. Organizmi, ki živijo na obmo čjih globokomo rskih hidrotermalnih vrelcev (t. i. črnih dimnikov), tudi posredno niso odvisni od sončne svetlo be. Tak ekosis tem poganja kemo sinteza: anorg anske snovi, ki prihaj ajo v morje nepos redno iz magme, so hrana za poseb no skupino kemoavtotrofov in hkrati vir molek ul za sintezo organ skih spojin. Taka kemosinteza je osnova za življen je drugih organizmov v tem ekstremnem okolju, predvsem raznih črvov mnogoščetincev, školjk in rakov.

vanje

Gradniki življenja – atomi, molekule, makromolekule

Ključni pojmi

Organizmi so sestavljeni iz biogenih elementov.

• Atomi in molekule so ključ do poznavanja

Čeprav so si molekule v vseh organizmih presenetljivo podobne, pa se bakterija od regrata ali čebela od človeka razlikujeta po tipu in povezanosti posameznih molekul. Drevo, ki ga vidite skozi okno, je sestavljeno iz več tisoč različnih molekul, nekatere so skupne vsem oblikam življenja, nekatere pa najdemo le v tem drevesu. Molekule so povezane in oblikujejo celične strukture, kot so membrane in celični organeli. Različni tipi celic se povezujejo v tkiva, ki nato oblikujejo posamezne organe. Lastnosti vsake posamezne ravni organiziranosti od molekule do organizma izhajajo iz sestavnih delov, ki to raven gradijo.

V tem poglavju bodo predstavljene molekule, ki so skupne vsem oblikam življenja. Poleg nske kislin vode so to ogljikovi hidrati, beljakovine, lipidi in nukleinske kisline.

kemijskih lastnosti snovi.

• Elementi se vežejo med seboj v spojine, v katerih je razmerje med elementi stalno. Življenje je odvisno od lastnosti vode.

Organske molekule so gradniki celic.

• Ogljikovi hidrati so glavni vir energije v celici.

• Založni polisaharidi so zaloge enostavnih sladkorjev.

• Strukturni polisaharidi dajejo trdnost.

• Saharoza je oblika ogljikovih hidratov za prenos.

• Štirje različni nukleotidi se povezujejo v neskončno aja kaže, obst lju, tako ilne vidnem veso ujejo štev V širnem zvezde vseb Soncu. snovi, saj i Zemlji in enotnost ogostejš tudi na , ki so zvezd najp ici elemente množ v so najožje je, da so entov, ki Zanimivo elem etu, ih plan m od tist i na naše Ali nekateri organizm in železo. z živimi magnezij povezani jnejše natrij, ki so sija i vodik, de, njim med išča biti zvez e potem gijska sred ne bi mogl lci in ener , da bi Sonca, nosi enih tako od našega sestavlj svetov, a? sistemov a živa bitj obstajal na njih onom, eški astr angl -10), ---(1824–19 i Huggins nske snov William odkril orga kometih ki je v

število kombinacij v nukleinskih kislinah.

• Beljakovine v celici opravljajo različne naloge.

• Lipidi so v vodi netopne organske spojine.

atom aminokislina anorganska spojina bakteriofag biotska membrana beljakovina denaturacija DNA Dušikova baza elektron fosfolipid glukoza ion kemijska vez lipid liposom makroelement makromolekula maščoba maščobna kislina mikroelement molekula nukleinska kislina nukleotid ogljikov hidrat organska spojina peptid peptidna vez polarnost polaren polisaharid proton ribonukleinska kislina sladkor vodikova vez

• Maščobe so založne spojine in bogat vir energije.

• Fosfolipidi sestavljajo biotske membrane.

• Holesterol je pomembna sestavina živalskih celičnih membran.

Rastline se s svojim okoljem sporazumevajo s posebnimi molekulami.

Esencialna hranila dobimo s hrano.

• Vitamini pomagajo pri kemijskih reakcijah in pri normalnem razvoju organizmov.

• Minerali so nujni za pravilno delovanje organizma.

Vse, kar se dog aja v bitjih živih , lahko razlož in zvi imo s ranjem plesom atomov -----.

Richar d P. Fey nman (19 Nobelo 18–198 v nagraj 8), enec za fiziko

• Telo dobi esencialne aminokisline in maščobne kisline s hrano.

Povezovanje makromolekul.

• Liposomi in izvor membran.

• Biotske membrane so zgrajene iz lipidov in beljakovin.

• Tudi virusi so povezane makromolekule.

• Virusi napadajo vse organizme.

Fotosinteza, ki ne sprošča kisi in avtotrofija brez fotosintez ka, e

Oblike fotosintez e, pri katerih se ne sprošča kisik, le nekateri mikro lahko opravljajo organizmi. Čepra v smo že omen v zemeljski atmo ili, da je ves kisik sferi posledica delovanja fotos rastlin in ciano inteznih zelen bakterij (´ Kjer ih se življenje začne bakterije, ki oprav ), poznamo tudi ljajo fotosintez o, a se v njej kisik mesto vode, ki ne sprošča. Naje vir elektronov pri običajni fotos uporabljajo večin intezi, te bakte oma žveplovod rije ik (H2S). Ob cepit se kisik seved vi žveplovodika a ne more sproš čati, ker ga ta Ne glede na te molekula ne vsebu razlike pa tudi je. te bakterije s tlobne energije pomočjo pretv v kemijsko le-to orbe sveporab skih spojin iz anorg ijo za sintezo novih organanskih (CO ).

2

BIO 1 UC notranjost.indd 10

zume

Prvi strani poglavja se začneta z zgodbo ali pomembnimi dejstvi, ki vzbudijo vaše zanimanje za sledeče poglavje in vas na njegovo vsebino tudi pripravijo. Strani sta opremljeni s citatom, z odlomkom umetniškega besedila ali odlomkom iz zgodovinskih naravoslovnih besedil. Ponazorjeni sta s fotografijo, ki na poseben način odslikava vsebino poglavja. Na tej strani so tudi shema poglavja, sestavljena iz naslovov podpoglavij, in ključni pojmi, ki bodo v poglavju in v Slovarčku ključnih pojmov razloženi. Vse to naj vas navduši nad vsebino poglavja, vas vanj usmeri in še razloži, kaj se lahko v poglavju naučite.

i

Pred razvojem fotosinteze so tako rekoč vsi gije uporabljali organizmi kot organske spoji vir enerne iz Zemljine življenje začne »prajuhe« (´ ). Bili so heter Kjer se otrofi – organ ampak tudi izdelu izmi, ki ne le porab jejo nove organ ljajo, ske spojine iz teros = različen) različnih (gršk že obstoječih o: heorgan skih spojin. Pri kovih spojin iz pretvorbi ogljiprajuhe se je v okolj e sproščal CO nja je bil neka j časa ustrezen, 2. Tak način življea v daljše pokazale njego m časovnem obdo ve pomanjklji bju so se vosti .

Praju in tako so organ ha se namreč izmi začeli tekm ni obnavljala, ovati za omej spojin. Ker prvi ene zaloge organ zemeljski organ skih izmi niso znali obsojeni na izum vezati CO2, bi rtje, ko bi v praju bili hi zmanjkalo ogljika. Razvo organsko vezan j fotosinteze pred ega približno 3 milija nekaterim organ rdami let pa je izmom omog očil dostop do Namesto da bi novega vira energ bili še naprej odvis ije. ni od zmanjšani snovi v prajuhi, h zalog organ so začeli izkor skih iščati sončno zadosten vir energ svetlobo, ki je ije. To so bili prvi dober in zemeljski fotoa nizmi, ki upora vtotrofi, orgabljajo energijo svetlobe za izdela iz anorganskih, vo organskih spoji npr. iz vode in n CO2. Fotoavtotr naš planet in ofi so zelo sprem vse druge oblik enili e življenja. S svojim zmanjšali učine delovanjem so k segrevanja takra tnega ozračja z odpadnim produ in ga začeli polni ktom novega ti procesa – kisiko drugih organizmo m.

Ta je za večino v postal nujen za življenje. Ves vdihavamo, je kisik v zraku, ki nastal zaradi ga fotosinteze.

kn Ekosistem, neodv

ciji

spora

so ga zdr šati v timi leti njihove tridese kose in e tudi vna lahko Že pred manjše ti je mogoč za gene, l DNA na dja. Kose DNA ovi , ko gre moleku ore tej osn v primeru tov. Na nova zap rekomproduk ljubna e, kjer se li vrsto vinskih organizm beljako es pridobi zdravljenje jih različne dan svo m do v obliki ljarablja za nirstvo izrazijo uporab na upo jih kim inže dici ki ets v, me novih encimo smo z gen vin, ki jih beljako ustrijskih ustriji. Z vnosom in ind nih i ind binant tline i, pa tud ene ras in živilski bolezn spremenj številnih delovalni ični, pre iti gensko mo v kem je uspelo ustvar genov nam

nje

150

e v ak

Medce

Poleg glavnega besedila, so na nekaterih straneh dodani tudi barvno ločeni okvirji. V njih so predstavljeni posamezni primeri, ki dopolnjujejo glavno besedilo, ali pa bolj natančno razložijo določeno temo. Uporabite jih lahko kot izziv za projektno delo, kritično presojo različnih informacij ali spoznavanje soodvisnosti naravoslovnih znanj.

21.3.11 10:01

Kako uporabljate učbenik

a. co m

Temeljna odkritja v biologiji, ki so bila priznana tudi z Nobelovimi nagradami, so predstavljena v posebnih okvirjih.

Okvirji so označeni z znamko nemške pošte, ki predstavlja Alfreda Nobela v laboratoriju in rokopis njegove oporoke, s katero je osnoval sklad za nagrade.

odgovorite na

šanje znakov s

prena ☞ Dedovanje je

staršev na

potomce.

čno načrto-

el je izvedel natan ki ☞ Gregor Mend h je uporabil grah, poskuse, pri kateri vane e. se samooprašuj

prvi hčeih znakov so v

različn prisotni ☞ Pri križanju generaciji vedno rinski ali filialni dominantni znaki.

niso vidni, a v prvi generaciji ☞ Recesivni znaki v drugi hčerinski generaciji. jo se znova pojavi med do, da je razmerje v drugi ☞ Mendel je odkril zanki nimi recesiv minantnimi in generaciji 3 : 1. nosilke ☞ Osnovne enote, so geni.

avljata genoti ☞ Oba alela predst izma.

Fenotip je videz

znanje

ci gena, st določata različi ☞ Neko lastno vani alela.

imeno-

p organizma.

organ

e genotipe t pokaže vse možn

☞ Punettov kvadra

1

potomcev.

ost

in verjetn h potomcev bimo ver☞ Za opis možni janja lahko upora njihovega pojavl jetnostni račun.

vplivajo ☞ Nekateri geni

vprašanja!

lne organe, e razmnoževa ženske in mošk Rastlina, ki ima se lahko: ožuje, a) samopomn uje, b) samoopraš barve, c) spreminja tega. d) nič od našte in navzkrižnim opraševanjem razliko med samo 2 Razložite opraševanjem. stjo in znakom? razlika med lastno 3 Kakšna je pojem. vsak za r Navedite prime ce je: s staršev na potom Prenos znakov 4

ezen alel dominanci posam . ☞ Pri nepopolni noma nad drugim prevlada popol

a) verjetnost, b) dednost, . c) recesivnost

ne

na več kot en znak.

5

in alelom? a med genom cvetom rr z rožnatim cvet z genotipom Če križate bel ipi potomcev: so možni genot z genotipom RR, rr, in a) RR

Kakšna je razlik

6

sti, dedovanja lastno

b) vsi Rr, c) vsi RR, d) vsi rr.

ar n

Na koncu vsakega poglavja je mapa, v kateri sta vložena dva lista. Na prvem so zbrane ključne ugotovitve poglavja, na drugem pa vprašanja iz vsebine poglavja. Vprašanja so razdeljena na dva sklopa. Na prvi sklop vprašanj lahko odgovorite, če predelate snov poglavja. Odgovori na drugi sklop vprašanj »Premislite skupaj s sošolci in učiteljem!« pa zahtevajo globlji premislek in povezano znanje prejšnjih poglavij. Mnogokrat tudi to ni dovolj. Za pravi odgovor morda potrebujete pomoč učitelja, malo brskanja po drugi literaturi, svetovnem spletu ali celo malo kabinetnega raziskovanja. Ko se dokopljete do odgovorov, jih lahko preverite ob pomoči odgovorov na koncu učbenika.

v tem poglavju

uporabite svoje

a Ključna spoznanj

7

bi bili: v 6. vprašanju, ju, opisanem Fenotipi pri križan a) vsi beli, 1 bel, b) 3 rožnati in c) vsi rožnati, pol rožnatih. d) pol belih in če ima otrok svetle za svetle lase, poveste o alelu 8 Kaj lahko pa rjave? lase, oba starša

aj s sošolci in

učiteljem!

premislite skup

le rastline, sih uporabljal je pri svojih posku za Gregor Mendel dva enaka alela prvim križanjem ali bi odkril ki so imele pred islite in pojasnite, uporabil lastnosti. Razm bi pri poskusih določen znak vne znake, če recesi in dominantne čnimi genotipi. druga z e rastlin

jig

1

kn



Kazalka povezuje podobno tematiko v različnih poglavjih.

Poglavja, katerih vsebine so pretežno vključene v maturitetni program ali izbirni program, so označene z znamko kanadske pošte, na kateri sta predstavljena maturanta.

Učbeniku sta dodana slovarček ključnih pojmov vseh poglavij in odgovori na vprašanja iz rubrike »Uporabite svoje znanje«.

BIO 1 UC notranjost.indd 11

21.3.11 10:02

a. co m

P id l

jig

ar n

g i j a o l c o i B

kn

je? življen i.

Kaj je e ponoč kresnic k s e l b i Je pozim . a sapa v o jo n o z i z preri Je b teče če i k , a . c hodu Je sen čnem za e v son n i g z i in 90), 1830–18 -----a (okrog a g janskeg o n iz indi Vranja k i n r o v k in go bojevni cev Črnonož plemena

BIO 1 UC notranjost.indd 12

21.3.11 10:02

a. co m

a celice

Gradniki življenja – atomi, molekule, makromolekule

ar n

Celica in njeni organeli

Membranski transport

jig

Celica kot energijski sistem

kn

Celično dihanje

BIO 1 UC notranjost.indd 13

Fotosinteza Beljakovine v akciji Medcelično sporazumevanje

21.3.11 10:02

14

Najmanjše oblike življenja

a. co m Ta drobna bitja v posodicah so celice – osnovne enote življenja, mikroskopske opeke, iz katerih so zgrajeni vsi organizmi. Celice, shranjene v posodicah, so bile odvzete iz teles različnih živali, tudi ljudi. V nekaterih posodicah so pljučne celice kitajskega hrčka, v drugih različne rakave celice miši. Najslavnejše so celice HeLa. Izhajajo iz Henriette Lacks, 31-letnice iz Baltimora v ZDA, ki je leta 1951 umrla za rakom. Celice iz njenega tumorja so v laboratoriju razmnožili in danes jih pri raziskavah uporabljajo znanstveniki po vsem svetu.

kn

jig

ar n

V laboratoriju botaničnega vrta v Perthu (Zahodna Avstralija, Avstralija) jim je uspelo namnožiti in v tkivni kulturi vzgojiti celice meelupskega malija, ene najredkejših rastlin na svetu. Do danes je znan en sam rastoč primerek tega evkalipta – zaščitnega znaka avstralske flore. Znanstveniki so ugotovili, da je star več kot 6000 let. Čeprav drevo cveti, za zdaj še niso zasledili ne oprašitve ne oploditve in ne razvoja zdravih semen. To pomeni, da v naravi rastlina ne bo več imela potomcev in je obsojena na izumrtje. Celice, zamrznjene v posodi s tekočim dušikom pri temperaturi –196 °C, in tkivne kulture, vzgojene iz teh celic, pa vzbujajo upanje, da bo meelupski mali iz teh kultur nekoč zrasel v drevo, ki bo, presajeno na stara rastišča, lahko razveseljevalo tudi generacije zanamcev.

Smo v hladni sobi laboratorija, kjer so jeklene posode, napolnjene s tekočim dušikom. Pred nami je odprta posoda, iz katere se dvigajo ledeno mrzle meglice. V posodi vlada strašen mraz, saj je temperatura vedno približno 196 °C pod ničlo. Pri tako nizki temperaturi življenjske oblike, ki za normalno delovanje potrebujejo toploto, vstopijo v stanje mirovanja, vendar niso mrtve. V posodi je na tisoče bitij, ki čakajo v ledenem objemu.

Ne jedo in ne spijo. V njih ne poteka niti najpreprostejša kemijska reakcija. Po vseh znanih definicijah življenja so ta bitja – brez njega. Kljub temu se lahko zgodi presenetljiva sprememba. Iz posode potegnemo eno od hermetično zaprtih posodic z drobnimi bitji in le-ta segrejemo na sobno temperaturo. Že v nekaj minutah se bodo prebudila iz svojega ledenega spanja in znova »vstopila v življenje«. Nekatera se bodo začela premikati, nekatera hraniti s hranili v zdaj raztopljenem gojišču, in kot zadnji dokaz, da so res živa, se bodo nekatera začela deliti in razmnoževati.

BIO 1 UC notranjost.indd 14

Ko se temperatura v posodicah zniža, presnovni procesi postajajo čedalje počasnejši. Ko postane dovolj mrzlo, se popolnoma ustavijo. Vse, kar ostane od celic, je res le njihova zgradba. A dokler celice ohranjajo tako nespremenjeno zgradbo, so tudi žive. To pomeni, da življenje obstaja tudi takrat, ko se nič ne dogaja, prav tako kot je avtomobil še vedno motorno vozilo, čeprav je motor ugasnjen. V obeh primerih so glavni dejavniki sestavni deli, ki morajo biti prisotni in pravilno povezani, tako da lahko v pravih razmerah tudi delujejo. Prave razmere pa vključujejo predvsem energijo, katere pomembna oblika je tudi toplota.

21.3.11 10:02

a. co m

15

Celična kultura koruze, kot jo vidimo s svetlobnim mikroskopom.

ar n

Življenje ni nič bolj skrivnostno, kot so skrivnostne kemijske reakcije, na katerih temelji. Čeprav je teh reakcij izjemno veliko, so vse logične in razumljive. Življenje je tako rezultat fizikalnih in kemijskih procesov znotraj celic in med njimi. Vse celice, ne glede na vrsto organizma, ki ga sestavljajo, opravljajo enaka osnovna življenjska opravila na enak način. Celica v človeških možganih osnovnih življenjskih opravil ne opravlja na nič bolj zapleten način kot enocelično bitjece v ribniku. V resnici so vsi osnovni procesi, potrebni za vzdrževanje življenja, enaki, od tistih v celici amebe do tistih v celici človeka, prav tako kot enaki osnovni procesi poganjajo luksuzni ali najcenejši avtomobil.

Razlikujejo se torej le po obliki in nalogah, ki iz te različnosti izvirajo.

Knjiga, ki jo imate pred seboj, vas bo vodila skozi ta logični in urejeni svet celic. Avtorji upamo, da boste ob njej spoznali vso njegovo lepoto in da vam bo odkrila nekatere skrivnosti življenja. Vseh sicer še ne razumemo popolnoma, a dovolj, da lahko verjamemo, da bi mogli nekoč spoznati vse.

jig

Znaki živega

kn

Postaviti preprosto definicijo življenja je težko. Seveda lahko rečemo, da je golob živ in da kamen ni. A če želimo natančno opredeliti živi svet nasproti neživemu, lahko kaj hitro naletimo na težave. Poglejmo npr. viruse, ki povzročajo tako navaden prehlad, gripo, norice, AIDS kot tudi številne bolezni drugih živali, rastlin in celo bakterij. Virusi so tako mikroskopsko majhni delci, da bi jih v kapljico krvi spravili kar pet milijard. Kljub temu, da se nam zdi zgradba nekaterih virusov zapletena in jih sestavljajo nekateri enaki kemijski gradniki, kot sestavljajo celice, pa v resnici nimajo sestavnih delov, značilnih za celice živih bitij. V nasprotju s celicami ne jedo, ne rastejo, ne presnavljajo ali rabijo kisika. Tudi razmnoževati se ne morejo sami. Zaradi vsega tega znanstveniki virusov ne obravnavajo kot živa bitja in nič manjšega od celice ne imenujejo živo. Celice so tako osnov-

BIO 1 UC notranjost.indd 15

Celice gojimo v posebnih stekleničkah, v katere damo ustrezna gojišča z vsemi snovmi, ki jih celice potrebujejo za rast. Če steno take stekleničke pogledamo pod mikroskopom, vidimo celice, ki so se v posameznih skupkih pritrdile na podlago. Na sliki so celice HeLa, ki so jih pred 60 leti vzeli iz tumorja ženske, umrle za rakom. Od takrat jih raziskovalci vzgajajo v celični kulturi, kakor celično linijo.

21.3.11 10:02

16

a. co m

ne enote življenja in le poznavanje biologije celice nam lahko odgovori na vprašanje, kaj je življenje in kako deluje. Vsi živi organizmi, enocelični ali tisti iz več celic, imajo veliko skupnih značilnosti, ki jih boste spoznali v tej knjigi. Vsi so sestavljeni iz enakih zidakov, pa čeprav je pri enoceličnih organizmih le en tak zidak, pri mnogoceličnih pa lahko tudi več trilijonov. Razlike, ki jih vidite med organizmi, so predvsem posledica različne organiziranosti teh zidakov. Vsi živi organizmi s svojim okoljem izmenjavajo energijo, se nanj odzivajo in se mu prilagajajo, vsi pa se tudi razmnožujejo.

kn

jig

ar n

Šele v nekaj zadnjih desetletjih smo spoznali, da lastnosti življenja izhajajo iz celic. Celični in molekulski biologi so dokazali, da življenje ni rezultat naključne biološke juhe ali nekakšne mistične in nedoločene snovi znotraj celice. Danes razumemo, da življenje določata dve lastnosti, ki zagotavljata, da so vsi kemijski in fizikalni procesi v celici izjemno organizirani – to sta notranja zgradba celice iz ločenih razdelkov, ki jih zagotavljajo membrane, in notranje omrežje, ki posamezne dele celice povezuje med seboj. Notranje membranske razdelke si lahko zamislite kot laboratorijske čaše in epruvete v kemijski učilnici, le da niso popolnoma neprehodne, kot je laboratorijska steklovina. Skozi membrane lahko potujejo določene snovi, katerih prehod običajno strogo nadzorujejo posebni vratarji – beljakovinski receptorji. Transportno omrežje celice sestavljajo tridimenzionalne nitaste avtoceste. Na njih najdemo celo posebne celične beljakovinske motorčke, ki pomagajo, da je »celični tovor« dostavljen na pravo mesto. Membrane skupaj z notranjimi omrežji vzdržujejo življenje vseh celic, ki so razvojno naprednejše od bakterij. Če je katera koli od teh lastnosti prizadeta, bo celica umrla. Če umre veliko celic, organizem zboli in v končni stopnji tudi umre.

BIO 1 UC notranjost.indd 16

Ideja o celici, kot o osnovni enoti življenja, se je razvijala počasi Do 19. stoletja znanstveniki niso razmišljali o celicah. Enota življenja naj bi bil kar organizem – cvetlica, ptič, človek. Mnogi so verjeli, da so osnovni sestavni deli organizma kar vlakna in žile. Ti naj bi rasli kot kristali, se povečevali in spreminjali obliko, dokler ne bi dosegli velikosti odraslega osebka. Koža naj bi bila tako kar nekoliko spremenjena cev z zaprtimi konci. Mišice naj bi bile svežnji vlaken. Predvideno in vedno enako obliko posameznih telesnih delov naj bi zagotavljala »življenjska sila«.

Smrt naj bi bila po takem mišljenju le odhod te življenjske sile.

21.3.11 10:02

17

a. co m

Z razvojem znanosti so znanstveniki polagoma ugotovili, da skrivnostne in čarobne sile v resnici ni in da vse lahko razložimo z naravnimi procesi. V letih 1838 in 1839 sta nemška znanstvenika, botanik Matthias Schleiden in zoolog Theodor Schwann, neodvisno drug od drugega, postavila temelje celične teorije.

Ugotovila sta, da osnovne enote življenja niso niti vlakna niti žile, temveč mikroskopske celice. Izraz celica je že dve stoletji prej skoval Anglež Robert Hooke, ki je s preprostim mikroskopom pregledoval košček plute. Opazil je kvadrataste kamrice, ki so ga spominjale na celice menihov v samostanu. Šele mnogo pozneje so dokazali, da so bile Hookove celice v resnici mrtve in prazne celične stene hrasta plutovca, Schleiden in Schwann pa sta izraz celica prenesla na mikroskopske kamrice žive snovi.

ar n

Pomemben korak k razumevanju celice je prispeval nemški patolog Rudolf Virchow, ki je izrazil svoj pogled na celično teorijo z idejo, da vse celice lahko nastanejo le z delitvijo že obstoječih celic. Z izboljšanimi mikroskopi, tehnikami barvanja in na osnovi Virchowove ideje so se v naslednjih desetletjih znanstveniki posvetili preučevanju celične delitve. Leta 1882 je še en Nemec, Walther Flemming, prvi natančno opisal celično delitev z mitozo, pri kateri nastaneta dva popolnoma enaka kompleta dedne snovi, od katerih je vsak natančna kopija kompleta v starševski celici.

Ko je v 17. stoletju angleški znanstvenik Robert Hooke s preprostim mikroskopom pregledoval rezino plute, je opazil prazne kamrice. A šele poznejše generacije raziskovalcev so ugotovile, da še zdaleč niso prazne. Kamrice je poimenoval z izrazom celica, ker so ga spominjale na samostanske celice menihov.

jig

K razlagi življenja na osnovi fizikalnih in kemijskih zakonitosti je na začetku drugega desetletja 20. stoletja pomembno prispeval v Nemčiji rojeni ameriški biolog Jacques Loeb, in sicer z ugotovitvijo, da primerna količina določenih kemikalij v okolju lahko sproži enega najbolj dramatičnih dogodkov v biologiji – razvoj organizma iz ene same celice.

kn

Sodobna celična biologija združuje različne znanstvene pristope in življenje obravnava kot celoto. Pri tem povezuje povsem biokemijski in molekulski pogled na življenje s proučevanjem oblik in funkcij celic v luči njihovega evolucijskega razvoja v določenih okoljih.

BIO 1 UC notranjost.indd 17

21.3.11 10:02