Molekulární genetika: Základy systému živé přírody

Molekulární genetika je odvětví genetiky, které se zabývá především pohledem molekulárně-biologickým. Jde o oblast, která se velmi prolíná s biochemií. Molekulární genetika se zabývá nukleovými kyselinami, geny, jejich produkty a vůbec všemi procesy na molekulární úrovni.

Nukleové kyseliny

Nukleové kyseliny jsou přírodní biopolymery. Jsou zároveň také nositelkami genetické informace. DNA neboli deoxyribonukleová kyselina je nositelkou genetické informace u naprosté většiny známých organizmů. RNA neboli ribonukleová kyselina má v buňkách celou řadu funkcí, kterými zajišťuje realizici genetické informace.

Transkripce a translace

Transkripce je proces, v průběhu kterého dochází k přepisu genetické informace ze sekvence DNA do sekvence RNA. Translace je proces, v průběhu kterého dochází k převodu informace uložené v RNA do sekvence aminokyselin. Aminokyseliny jsou základními stavebními jednotkami peptidů a proteinů.

Enzymy a mutace

Enzymy jsou biokatalyzátory, které zprostředkovávají celou řadu biologických reakcí. Mutace jsou odchylky od normální genetické informace. Význam těchto odchylek je různý, uplatňují se například v evoluci, ale často je jejich efekt vyloženě škodlivý. Mutageny jsou faktory, které vyvolávají mutace. Většinou se jedná o faktory vysloveně škodlivé.

Experimentální biologie

Bakalářské studium Experimentální biologie na Ostravské univerzitě poskytuje studentům znalosti molekulární a buněčné biologie, genetiky, základů genomiky, mikrobiologie, ekotoxikologie a rovněž umožní orientaci ve fyziologii rostlin a živočichů, biodiverzitě protistů, hub, rostlin i strunatců, evoluční biologii či biologii člověka. V rámci studia Experimentální biologie, jako multidisciplinárního oboru, jsou také prezentovány poznatky z biofyziky biologických membrán, optické spektroskopie či organické chemie a biochemie. Teoreticky nabyté znalosti jsou vhodně doplňovány cvičeními, která umožní získat potřebné praktické laboratorní dovednosti.

Čtěte také: Význam molekulární ekologie

Jako absolvent bakalářského studijního oboru Experimentální biologie najdete uplatnění v laboratořích celé řady institucí, např. hygienické stanice, vodárny a kanalizace, farmaceutické a potravinářské firmy, výzkumné ústavy apod. Rovněž můžete pokračovat v navazujícím magisterském studiu Experimentální biologie na Ostravské univerzitě, kde prohloubíte a rozšíříte získané vědomosti z bakalářského studia.

Možnosti uplatnění

Konkrétní pracovní pozice:

• Laboratorní pracovník v laboratoři mikrobiologie, ekotoxikologie, molekulární biologie a genetiky.
• Laboratorní pracovník v toxikologie a genotoxikologie, asistované reprodukce apod.

Zkoumání přírody

Přírodu lze zkoumat pomocí experimentů, při nichž dochází k jejímu cílenému ovlivňování, či pomocí prostého pozorování. Aktivní zkoumání přírody (v rámci výuky) pak lze označit za badatelství, v rámci něj dochází k identifikování problémů a pokládání otázek, jejich řešení a formulaci zjištěného.

Při zkoumání přírody a živých organismů si lze položit konkrétní výzkumnou otázku (např. Jak světlo ovlivňuje klíčivost semen hrachu?), či formulovat hypotézu (např. Semena hrachu vystavená světlu budou klíčit rychleji než semena hrachu ve tmě.). Hypotéza je předpoklad či tvrzení, jehož pravdivost či nepravdivost lze dokázat. Má podobu oznamovací věty. Hypotéza by měla být co nejvíce konkrétní.

Mikroskopování a laboratorní práce

V rámci laboratorní práce v biologii je užitečné znát základní pomůcky. Běžnou součástí biologické práce v laboratoři je mikroskopování. Při práci v laboratoři je nutné dodržovat bezpečnostní zásady.

Čtěte také: Zaměření laboratoře na vektory a patogeny

Optický (světelný) mikroskop využívá průchodu viditelného světla preparátem. Mikroskopy často mívají více objektivů, které poskytují různou míru zvětšení. Celkové zvětšení se spočítá jako násobek zvětšení objektivu a okuláru (např. zvolíme objektiv se zvětšením 20×, okulár zvětšuje 10×, celkové zvětšení je 200×).

K zaostřování obrazu slouží zaostřovací šroub (u pokročilejších mikroskopů kombinace makro- a mikrošroubu pro jemné doostření). Mikroskopické preparáty lze v základu rozdělit na trvalé (lze je dlouhou dobu skladovat) a dočasné (pro jedno bezprostřední prohlédnutí). Při výuce se setkáme hlavně s tvorbou dočasných preparátů.

Záznam pozorování

Záznam pozorování by měl obsahovat identifikaci přírodniny a použité zvětšení (součin zvětšení okuláru a objektivu). Nákres se provádí ostrou grafitovou tužkou (obyčejnou tužkou, mikrotužkou…), což zajistí adekvátní přesnost kresby. Grafický záznam by měl být dostatečně velký (např. na víceméně celou šířku papíru), případně může obsahovat i popisky pozorovaných struktur (jasně propojené s danými strukturami).

Určování organismů

Určování organismů může sloužit k získání přehledu o přírodě v našem okolí. Mnohdy potřebujeme vědět, zda je daný organismus využitelný či jedlý (např. borůvka - jedlá × rulík - jedovatý) nebo původní na daném území (např. borovice lesní - původní × vejmutovka - nepůvodní). Někdy se může hodit i informace o tom, že je organismus zvláště chráněný.

Organismy se zařazují do určitých skupin, nejnižší základní jednotkou třídění je druh, např. páskovka (rod) keřová (druh). Do čím obecnější (větší) skupiny organismu zařadíme, tím si zpravidla můžeme být více jisti určením.

Čtěte také: Využití molekulárních metod v ochraně přírody

Buňka: Základní stavební jednotka

Z buněk se skládají živé organismy. Jednobuněčné organismy tvoří jediná buňka, mnohobuněčné organismy (např. hlemýžď, krokodýl, člověk) sestávají z velkého množství buněk, které musejí navzájem spolupracovat. Buňky lze obvykle sledovat pod mikroskopem a jejich stavbu si nelze vždy snadno představit. Znalost struktury a funkce buněk nám však pomůže pochopit podstatu toho, jak se organismy projevují navenek.

Buňka je základní stavební a funkční jednotkou živých organismů. Organismy mohou být v základu jednobuněčné či mnohobuněčné. U mnohobuněčných organismů soubory buněk tvoří tkáně (u rostlin též označované jako pletiva), z tkání se skládají orgány (např.

Rostliny, živočichové, houby či prvoci/protisté patří mezi tzv. eukaryotní organismy, které v buňkách mají pravé jádro ohraničené membránou.

• Jádro (a): Je ohraničené jadernou membránou. Je v něm uložena genetická informace ve formě DNA. DNA je návod na tvorbu bílkovin (proteinů).
• Cytoplazmatická membrána (b): Ohraničuje buňku, zajišťuje výměnu látek s okolím a komunikaci.
• Buněčná stěna (c; není u živočichů): Vně cytoplazmatické membrány. Je propustná, zpevňuje buňku.
• Vakuoly (e; v živočišných buňkách nemusejí být): Jsou skladištěm různých látek (např. voda, cukry, barviva…).

Cytosol je polotekutý vodný roztok, v němž jsou uloženy buněčné součásti (organely).

Buněčný cyklus a dělení

Buněčný cyklus je sled pochodů, kterým prochází buňka od svého vzniku po další dělení.

• G1 fáze: Tato fáze následuje po buněčném dělení, dochází k růstu buňky, proteosyntéze, tvorbě organel.
• Buněčné dělení: Může probíhat jako mitóza či meióza. Mitózou vznikají tělní (somatické) buňky.
• Telofáze (f): Dekondenzace chromozomů, vzniká jaderný obal, zaniká dělicí vřeténko. Současně s telofází probíhá cytokineze, rozdělení buňky na dvě dceřiné.

Meiózou vznikají pohlavní buňky (gamety), které mají oproti tělním buňkám polovinu genetické informace (jsou haploidní).

Viry

Viry jsou nebuněčné částice, které potřebují ke svému rozmnožování hostitelskou buňku (jsou to nitrobuněční parazité). Samy neprovádějí životní funkce, nemají metabolismus. Částice virů se v základu skládají z nukleové kyseliny (DNA, nebo RNA) (a), ta nese genetickou informaci. Je zabalena v bílkovinné schránce (kapsidě, b). Viry napadají bakterie (virům napadajícím bakterie se říká bakteriofágy), rostliny, živočichy i další organismy.

tags: #molekularni #genetika #system #zive #prirody #zaklady

Oblíbené příspěvky:

• Paragrafy ohrožení na životě
• Prevence a péče o zuby
• Ekologické doplňkové krmivo
• Popis jarní přírody
• Tipy pro školu v přírodě s plaváním