doc.dr.sc. Dubravko Pavoković

Skol. godina 2015./2016. ljetni semestar Predavanja: pon. 16:00 -17:30 MVP20

Predavač: doc. dr. sc. Inga MarijanovićPMF, Horvatovac 102aingam@biol.pmf.hr

BIOLOGIJA

OCJENJIVANJE – uspješnost izražena u postocima

PARCIJALNI ISPITI – srednja vrijednost uspješnosti iz 2 parcijalna ispita, prolaz 60%

OCJENE PO UKUPNIM POSTOTCIMA 90-100% - izvrstan 80-89% - vrlo dobar 70-79% - dobar 60-69% - dovoljanStudenti koji nisu prošli prag od 60% moraju ići na završni ispit, kao i studenti koji žele veću ocjenu.

Studenti koji su blizu gornje granice npr. od 66-70%, 76-80%, 86-90% mogu usmeno odgovarati za ocjenu više

BIOLOGIJA

FKIT - BIOLOGIJAPROGRAM PREDAVANJA

1. Opće informacije, Biologija2. Kemijska osnova života,prve stanice3. Biomembrane, organizacija i funkcija4. Stanična energetika (x2)5. Jezgra i organizacija nasljedne tvari6. Dioba stanice7. Ostvarenje genske upute (od DNA do proteina)8. Biotehnologija9. Novosti iz svijeta biologije

Preporucena literatura dostupna na internetu (na engleskom)

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/browse/(izvrsni svjetski udžbenici: biokemija i stanicna biologija)

Molecular Biology of the Cell, 4th editionBruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, and Peter Walter. New York: Garland Science; 2002. ISBN-10: 0-8153-3218-1ISBN-10: 0-8153-4072-9 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21054/

Molecular Cell Biology, 4th editionHarvey Lodish, Arnold Berk, S Lawrence Zipursky, Paul Matsudaira, David Baltimore, and James Darnell. New York: W. H. Freeman; 2000. ISBN-10: 0-7167-3136-3 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21475/

The Cell, 2nd editionA Molecular ApproachGeoffrey M Cooper.Boston UniversitySunderland (MA): Sinauer Associates; 2000. ISBN-10: 0-87893-106-6 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9839/

Preporucena literatura na hrvatskomSTANICA: MOLEKULARNI PRISTUPG. M. Cooper,R. E. HausmannGodina izdanja: 2010.ISBN: 978-953-176-493-3

Literatura Campbell i sur. - “Biology” (8. ili 9. izd.) Mader - “Biology” Guttman – “Biology”

Tekuća predavanja dobit će studenti u PDF formatu na zajedničku e-mail adresu studenata ili drugi zajednički način

Parcijalni ispiti (kolokviji): sredina 04.2014. i početak 06.2014. (predloženi termini mogu se i pomaknuti u dogovoru sa studentima i u skladu sa satnicom)

Završni ispiti:Po 2 termina u ljetnom i jesenskom roku (određuje satničar)

Biologija je znanost o životu, βίος, bios, „život" i nastavak -λογία,-logia, „učenje"Biologija - znanstveni pristup zadovoljavanju čovjekove znatiželjeo različitim životnim oblicima koji ga okružuju - biofilija.

Biologija

Biokemija

Molekularna biologija

Stanična biologija

Fiziologija

Botanika

Zoologija

Evolucijska biologija

Ekologija

Temelji moderne biologije

Stanična teorija - stanica je temeljna jedinica života Evolucija – živi oblici se mijenjaju i razvijaju s

vremenom, postoji zajednički predak Genetika – geni su nasljedni oblik u svim organizmima Homeostaza – mogućnost otvorenog sustava da

održava stabilne unutarnje uvjete Energija – živi organizmi ovise o kontinuiranom dotoku

energije

Porijeklo života – presjek kroz povijest

Teorija o spontanoj generaciji

Teorija o panspermiji

Teorija o kemijskoj evoluciji

Teorija o spontanoj generaciji - živo nastaje spontano iz nežive tvari, vjerovanje trajalo tisućama godina - AristotelFrancesco Redi (talijanski znanstvenik, sredina 17. st. ) –pokazao je da iz mesa koje je zatvoreno u staklenoj posudi ne mogu nastati muhe.

Louis Pasteur (francuski kemičar, sredina 19. st.) - pokazao je da i najsitnija bakterija nastaje iz prije postojeće bakterije. Nakon Pasteurovih pokusa znanstvenici su prihvatili princip da živo nastaje iz živoga.

Teorija o panspermiji - život se razvio iz spora, specijaliziranih rasplodnih stanica, koje su došle na zemlju iz drugih dijelova svemira

Znanstvenici su pronašli određene organske molekule u česticama prašine koje su na zemlju došle iz svemira. Uz pomoć uvjeta koji su davno vladali na Zemlji te molekule su mogle poslužiti kao temelj za pojavu života na Zemlji.

Porijeklo života – presjek kroz povijest

Teorija o kemijskoj evoluciji1920-tih razvili su ruski biokemičar Alexander I. Oparin i britanski biolog J.B.S. Haldane) -život na Zemlji nastao kao rezultat niza kemijskih reakcija u atmosferi i oceanima u davnoj Zemljinoj povijesti.

Atmosfera bogata vodikom i vodikovim spojevima (formaldehid, vodikov cijanid i voda) + sunčeva svjetlost + UV i radioaktivno zračenje + toplini iz vulkana

Energija za kemijske reakcije između molekula - nastaju biološke molekule -šećeri i aminokiseline

Kombinacijom tih molekula nastale složenije molekule - organizacija i formiranje membranskih struktura -odvijanje biokemijskih reakcija u zatvorenom sustavu - prvi korak prema prvom organizmu

1953.g. Stanley L. Miller i Harold C. Urey. (američki znanstvenici) prvi pokus formiranja organskih molekula, 2 tjedna1953: 11 od 20 AA – racemične2007: više od 20 AAnisu uspjeli dati odgovore na misterij ključnog koraka koji je složene molekule doveo do oblikovanja najjednostavnijeg oblika života.

Što je dovelo do toga da te molekule međusobnodjeluju tako da omoguće stvaranje organizama?

http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs11084-007-9120-3

Jednostavne biološke molekule mogle su nastati abiotičkim putem

Biopolimeri – polinukleotidi, polipeptidi, polisaharaidi – način nastanka nepoznat

Aminokiseline se povezuju peptidnom vezom polipeptidi proteini

Nukleotidi fosfodiesterskom vezom polinukleotidi (DNA, RNA)

Monosaharidi glikozidnom vezom polisaharidi

Mogući evolucijski put od jednostavnog samoumnažajućeg RNA-sustava do današnjih stanica.

U današnjem živome svijetu DNA pohranjuje nasljednu informaciju, a RNA je odgovorna za sintezu proteina.

RNA svijet

DNA svijet

http://www.nature.com/nature/journal/v459/n7244/full/nature08013.html

Origin of Life Abiogenesis Miller Urey experiment

Svojstva živog organizma?

Što znači biti živ?

Kako definirati život?

Zašto nam je potrebna definicija?

Nema sažete i jasne definicije. Umjesto toga navodimo neke zajedničke

osobine svih živih bića.

Osnovna značajka života je visok stupanj organiziranosti

Biološka organiziranost - hijerarhija strukturnih razina gdje se svaka razina izgrađuje na prethodnoj nižoj razini i donosi nova svojstva.

Biologija proučava sve razine organiziranosti

Hijerarhija organizacije

1. ORGANIZACIJAelementarne cesticeatomimolekulemakromolekulemolekularni kompleksi neživo Stanice životkivaorganiOrganski sustaviorganizmi (jedinka) populaciježivotne zajednice ekosustavi

biosfera

Hijerarhija organizacije života

Hijerarhija organizacije života

Organizmi su otvoreni sustavi

neprekidno povezani s okolišem u kojem se nalaze drugi organizmi kao i nežive tvari -Organizmi zajedno čine ekosustav, otvoren sustav u kojem dolazi do izmjene tvari i energije

Struktura i funkcija su povezani

Stanica je osnovna strukturna i funkcionalna jedinica organizma

• prokariotska• eukariotska stanica

Kontinuitet života, dioba

DNA - molekula nasljeđa

Povratna sprega

• negativna

• pozitivna

Biološki procesi su regulirani

Evolucija je osnovna tema biologijePovijest života je kronika događanja na milijarde godina staroj Zemlji koju nastanjuju različiti oblici života koji se mijenjaju. Evolucija života - rodoslovno stablo jedne obitelji koje se od zajedničkog pretka iz generacije u generaciju sve više grana Konj i zebra - dijele zajedničkog pretka preko njihovog zajedničkog pretka, zebra i konj srodnici su zečevima, čovjeku i drugim sisavcima.Sisavci, gmazovi, ptice i ostali kralješnjaci također imaju zajedničkog pretka.Prateći evoluciju daleko u prošlost (3 milijarde godina) na Zemlji su živjeli prvobitni prokarioti.

Evolucija - proces koji je promijenio život na Zemlji od najranijih početaka života do goleme raznolikosti koja postoji danas

Theodosius Dobzhansky, “Nothing in biology makes sense except in the light of evolution.”

Charles Darwin doveo je biologiju u žarište 1859. godine knjigom «Origin of Species» (Porijeklo vrste) u kojoj vrlo uvjerljivo na temelju brojnih dokaza ukazuje da su današnje vrste nastale progresijom iz zajedničkih predaka procesom «modifikacije potomaka», odnosno evolucijom. Osim toga, on je postavio teoriju o evoluciji života predloživši prirodni odabir kao mehanizam evolucije.

Darwin je napravio sintezu koncepta prirodnog odabira na temelju opažanja, koja sama po sebi nisu bila niti nova niti umna, kao i na temelju drugih podataka koji su samo činili dijelove slagalice, koje je on posložio u cjelinu.

• razlika u značajkama koje se nasljeđuju

• proizvodnja velikog broja potomaka – kompeticija

• prilagodba okolišu – veća mogućnost preživljavanja, razmnožavanja

• Kroz velik broj generacija (dugo evolucijsko vrijeme) – povećava se broj jedinki s prilagodbenim značajkama

Evolucijska prilagodba = prirodni odabir

Kumulativni učinak evolucije kroz dugi period

Zajednički predak više različitih vrsta

Preduvjet:

Više manjih populacija – subpopulacije izolirane zbog različitih okolišnih uvjeta i geografske izoliranosti

Raznolikost je obilježje života

Bioraznolikost je nešto što neprestano teče i opstaje ali se možetakođer ponekad i obuzdati.-određeno i imenovano oko 1,8 milijuna vrsta-290.000 biljaka, 100.000 gljiva, 52.000 životinja, više od 1.000.000kukaca, 6.300 bakterija-svake godine popisu se dodaje na tisuće novo otkrivenih vrsta –smatra se da raznolikost danas obuhvaća između 10 do 100 milijunavrstaAko je život tako raznolik, kako biologija može imati bilo kakvejedinstvene teme. Sto imaju zajedničko moljac, drvo i čovjek?Proučavanje raznolikosti života dovelo je do spoznaje o postojanjujedinstva, posebice na nižim razinama organizacije (sličnost staničnihstruktura, jedinstven genetički kod). Različita ekspresija genetskogkoda odgovorna je za raznolikost života.

Taksonomija - grana biologije koja se bavi imenovanjem i klasifikacijom vrsta grupirajući organizme u skupine prema određenoj shemi, odnosno stupnjevima klasifikacije, gdje je svaki stupanj opsežniji od prethodnog.

Biolozi upotrebljavaju jedinstven sustav klasifikacije koji je uveo Carl Linnaeus (23.5.1707 – 10.1.1778) u osamnaestom stoljeću.

-klasifikacija započinje s vrstom (species). Vrste koje su slične dolaze zajedno u rod, rodovi se grupiraju u porodice, a zatim kao više kategorije dolaze red, koljeno, stablo, carstvo i domene

vrsta rod porodica red razred koljeno carstvo domena

Bacteria Archaea

Protisti Biljke

Gljive Životinje

Biologija je prirodna znanost

Znanost kao procesznanstveni proces zasniva se na hipotetsko-deduktivnomrazmišljanju Hipoteza - pokušaj objašnjenja potrebe za istraživanjem ili postavljanjem pitanjaDeduktivno - prilaženje rješavanju problema od općenitog prema specifičnom, od opće hipoteze prema specifičnom predviđanju rezultata, uz uvjet da je opća pretpostavka istinitaInduktivno – od serije specifičnih opažanja do donošenja općeg zaključkaHipoteza se uglavnom testira postavljenim eksperimentima koji će nam pokazati da li će se pretpostavljeni rezultati javitiZnanost zasnovana na hipotezi – predviđanje rezultata eksperimenta ili opažanja

Znanost i tehnologija su u funkciji društva

Znanost je proces kojim ljudi pokušavaju odgovoriti na pitanja o prirodi - OTKRIĆATehnologija (metode i tehnička oprema) proširuje mogućnosti uočavanja i mjerenja, pomaže znanstvenicima da rade na rješavanju pitanja koja su prije postavili - INOVACIJE

Watson i Crick su otkrili strukturu molekule DNA uz pomoć znanstvenog procesa. To postignuće potaklo je eksploziju znanstvenih aktivnosti koja su išla u smjeru upoznavanja kemije DNA i genetskog koda. To otkriće omogućilo je genetičkim tehnolozima prenošenje stranih gena u mikroorganizme te dobivanje vrijednih produkata potrebnih npr. za liječenje ljudi (proizvodnja inzulina).

Biotehnologija je revolucionarno obogatila farmaceutsku industriju. DNA tehnologija ima ogroman učinak i u mnogim drugim granama npr. kriminalistici, forenzici.

Iako znanost i tehnologija potječu iz različitih izvora, one danas imaju značajnu ulogu u društvu, tako da je danas mnogo važnije razlikovati «što bi mi željeli razumjeti» od «što bi mi željeli stvoriti».

Biologija je multidisciplinarna

Za biologiju se može reći da je najzahtjevnija od svih znanosti, dijelom zbog toga jer su živi sustavi neizmjerno kompleksni, a dijelom zbog njezine multidisciplinarnosti, odnosno potrebe za poznavanjem kemije, fizike i matematike. Kao kemičari tijekom vašeg obrazovanja otkrit ćete mnoge primjene vašeg znanja u otkrivanju “tajni” života.

Slijedeći ponedjeljak:STANICA I BIOMEMBRANE