genel biyoloji ıı
advertisement
GENEL BİYOLOJİ II DERS NOTLARI-1 AKSARAY ÜNİVERSİTESİ BİYOLOJİ BÖLÜMÜ www.asubiyoloji.com Adresinden Tüm Ders Notlarını Bulabilirsiniz 1 BİYOLOJİK ÇEŞİTLİLİĞİN TARİHİ İlkin dünya koşulları ve yaşamın kökeni Prokaryotlar Ökaryotlar Bitkilerin karaya geçişi Tohumlu bitkilerin evrimi Mantarlar Bitki yapısı ve büyüme Bitkilerde taşınım Bitkilerde beslenme Bitkilerde üreme Bitkilerin içten ve dıştan gelen sinyallere karşı yanıtları Ekolojiye giriş, ekosistemler Yaşamın Kökeni Dünya yaklaşık 4.5 milyar yıl önce oluştu. Canlıların ilk birkaç yüz milyon yıllık süre içinde dünyada yaşayabilmesi mümkün olmamıştır, çünkü güneş sisteminden kaynaklanan çok büyük kaya parçaları gezegeni bombardıman etmekteydi. Çarpmalar oldukça büyüktü. Bu bombardıman evresinin yaklaşık 3.9 milyar yıl önce sonlandığı kabul edilmektedir • Bununla beraber yaşam, dünyanın tarihinde oldukça erken dönemde ortaya çıkmıştır. • İlk organizmalar bugün gözlediğimiz çok fazla çeşitlilik gösteren canlıların atalarıdır. • Evrimsel tarihin ilk üç çeyreğinde, dünyada sadece mikroskobik ve çoğunlukla bir hücreli olan canlılar vardı. www.asubiyoloji.com Adresinden Tüm Ders Notlarını Bulabilirsiniz 2 Neden yaşam dünyada oluşmuştur? • Dünyanın güneşe göre uzaydaki yeri yaşamın kaynağıdır. • Dünyanın güneşe olan konumu, suyun buhar, sıvı ve katı halleri arasında bir denge oluşturur. • Dünyanın yüzeyinde bulunan en eski kayalar, Grönland’daki Isua adı verilen bölgede yer almaktadır ve 3.8 milyar yıl yaşındadır. • Bu kayaçların içinde o dönemde yaşam olabileceğine ilişkin bazı kimyasal ipuçlarına karşın, bu kayaçların içinde mikroorganizma fosili bulunmamıştır. • Biyologların şimdiye kadar bulduğu en eski organizma fosilleri batı Avustralya’da yer alan 3.5 milyar yıllık kayaçlar içine gömülüydü. Bu mikro fosiller, bugün günümüzde halen daha yaşamını sürdüren bazı bakterilere benzerlik göstermektedir. • Bu yapı, 3.5 milyar yıl önce ortaya çıkmış bakteriler için oldukça karmaşık olacağından canlıların çok daha önce belki de 3.9 milyar yıl önce ortaya çıkmış olabileceği hipotezi düşünülmektedir. www.asubiyoloji.com Adresinden Tüm Ders Notlarını Bulabilirsiniz 3 Prokaryotlar, geçmişteki 3.5-2 milyar yıllık evrimsel süreçte baskın durumdaydı Fosil kanıtlar, prokaryotik canlıların ilkin canlılar olduğunu desteklemektedir 3.5-2 milyar yıl öncesine ait dönemde prokaryotlara ait zengin fosiller bulunurken, ökaryotlara ait sağlam kanıtlar o dönemde bulunmamaktadır. Prokaryotik canlılar nispeten erken dönemde, Bacteria ve Archaea olmak üzere iki ana evrimsel dala ayrıldı. Bu iki ana prokaryotik grubun çeşitli türleri, günümüzde çeşitli ortamlarda yaşamaktadır. Prokaryotlar gezegenimizin en eski canlılarıdır…… Prokaryotların Özellikleri Prokaryotların zarla çevrili çekirdekleri ve diğer organelleri yoktur.Bakteri domaini ya da Arke domaini içinde sınıflandırılırlar. Prokaryot hücreler çok küçüktür ve şekil olarak fazla çeşitlilik göstermezler. Küre (kok), çubuk (basil) ya da spiral şeklinde görülür. Bazı prokaryotlar hareketli, bazıları değildir. Prokaryot hücrelerinin dışında genel olarak polisakkarit müsilaj örtü bulunur. Prokaryot türleri, hücre duvarlarındaki peptidoglikan miktarları bakımından ve ayrıca dış lipid zarfının bulunup bulunmayışına göre farklılıklar gösterirler. Bu özellikler Gram boyama sonucunda anlaşılır. Gram boyama, bakterilerin hücre duvarı yapılarındaki farklılıkları gösteren bir işlemdir. Bakterilerin tanımlanmasında, antibiyotik duyarlılıklarının belirlenmesinde yarar sağlar. • Pek çok prokaryot, dayanıklı sporlar üreterek güç koşullarda varlıklarını devam ettirirler. • Prokaryotlarda tipik olarak ökaryotlarda bulunan eşeyli üremeye rastlanmaz, ancak çeşitli yollarla genetik maddelerini transfer edebilirler. • Prokaryotların metabolizmalarının çeşitli olmasının çok büyük ekolojik ve endüstriyel önemi vardır. www.asubiyoloji.com Adresinden Tüm Ders Notlarını Bulabilirsiniz 4 • • • • • Prokaryotlar Tıp Tarım Endüstri Biyoteknoloji ………….. Doğada? • Örneğin, baklagillerin azot gereksinimlerini karşılamak için azot bağlayan bakterilerle yaptığı ortaklık. • Baklagil tohumları bol miktarda protein depolar. Bu nedenle baklagiller, toprakta bulunan azottan çok daha fazla azota gereksinim duyarlar. Baklagil köklerindeki nodüllerde azot bağlayan bakteriler bulunur. Yerkürenin ilk durumuna göre bu atmosfer nasıl ve ne zaman değişmiştir? • Mikroorganizmalar yavaş bir şekilde atmosferin kimyasal yapısını değiştirmiştir. Bu ilk canlılar büyük miktarlarda oksijeni atmosfere bırakmışlardır. • Atmosferdeki karbondioksitin fotosentez yoluyla kullanılması, yaşamın devamlılığı açısından iklimin çok aşırı ısınmasını önlemiştir. • Atmosferdeki oksijenin çoğu biyolojik kökenlidir ve fotosentez sırasında suyun parçalanmasından gelir. • H2O---------------------------O2 • Fotosentez yaparak oksijen üreten yegane prokaryotlar, siyanobakterilerdir. Günümüzde bol bulunan ve oldukça fazla çeşitlilik gösteren siyanobakteriler (mavi yeşil algler) yaklaşık 2.7 milyar yıl önce ortaya çıkmıştır. • • (Fotosentez, prokaryotların tarihinde büyük bir olasılıkla çok erken dönemde ortaya çıktı, fakat metabolizmadaki farklılık nedeni ile su parçalanıp oksijen açığa çıkarılamıyordu.) • Oksijen üreten fotosentez ilk ortaya çıktığı zaman, siyanobakterilerden gelen serbest oksijen, denizlerdeki ve göllerdeki su, oksijenle doygun hale gelinceye kadar suda çözünmüştür. • İlave oksijen, çözünmüş demir ile reaksiyona girerek demir oksit olarak çökelecektir. • www.asubiyoloji.com Adresinden Tüm Ders Notlarını Bulabilirsiniz 5 • Bu denizel sedimentler, bağlanmış demir formasyonlarının kaynağıdır, bu oluşumlar günümüzde kıymetli demir cevheri kaynağı olan demir oksitçe zengin kırmızı renkli tabakalı kayaçlardır. • Suda çözünmüş olan demirin tümü çökeldiğinde ilave oksijen denizlerden ve göllerden “gaz halinde” dışarı çıkarak atmosferde birikmeye başladı. • Atmosferik oksijenin birikimi, günümüzden 2.7 milyar yıl öncesinden 2.2 milyar yıl öncesine kadar kademeli gerçekleşmiştir, fakat ondan sonra oksijenin bugünkü mevcut düzeyinin %10’nundan daha fazlası nispeten hızlı bir şekilde atmosfere geçmiştir. • İlk fotosentetik organizmalar tarafından oluşturulup ortama bırakılan oksijen, atmosferin üst tabakalarına taşınarak burada diğer oksijen molekülleri ile reaksiyona girerek ozon molekülünü (O3) oluşturdu. • Ozon tabakası, UV radyasyonuna karşı etkin bir filtre ve koruyucu bir kalkan olmuştur ve yaşamın gelişmesini sağlamıştır. (UV ışınları güneş yanığı, cilt kanseri, DNA’daki değişikliklere neden olmaktadır). • Ozon tabakası günümüzde de koruyucu etkiye sahiptir. • Eğer güneşten çıkan UV ışınları, filtrelenmeye uğramadan yerküreye gelmiş olsalardı, gezegenimizin tümünü sterilize edebilirdi. (Örneğin Mars yüzeyine ulaşan UV ışınları o kadar şiddetlidir ki, orada bulunabilecek organik molekülleri ve yaşam şekillerini yok edebilir.) • Bugünkü Mars’ta olduğu gibi, ilk yerküre atmosferinde UV’yi emecek bir filtre engeli bulunmadığı için, o zamanlardaki yaşam, yalnızca suyun UV radyasyonunu tutabildiği okyanuslarda bulunmaktaydı. • Bu oksijen devriminin, yaşam üzerinde çok büyük bir etkisi olmuştur. Kimyasal bağlara saldıran oksijen, birçok prokaryotik grubu öldürerek ortadan kaldırdı. • Anaerobik ortamlarda bulunan türler yaşamlarını sürdürdü, bu türlerin günümüzde de zorunlu anaerob olarak yaşam süren soylarına rastlamaktayız. • Diğer hayatta kalanlar arasında, değişen atmosfer koşullarına karşı, çeşitli uyumlar ortaya çıkmıştır. www.asubiyoloji.com Adresinden Tüm Ders Notlarını Bulabilirsiniz 6 Oksijenin Karbondioksitin Denge Konumu • Bitkiler, algler ve bazı bakteriler atmosferdeki oksijenin kaynağıdır. • (Dünyada canlıların büyük çoğunluğu aldıkları besinlerdeki kimyasal enerjinin kullanılabilir hale gelebilmesi için oksijene gereksinim duyarlar. ) • Bitkiler atmosferdeki karbondioksitin dengeli bir şekilde kullanılmasına yardımcı olur • Bazı bakteriler de metanı kullanırlar. • Böylece karbondioksit, metan, su buharı dengesi oluşturulur. • “Sera etkisi” • Küresel ısınmanın etkileri……….. • sıcaklık artışı, ani fırtınalar, zararlı böceklerin artışı, polen üretimininin artması……….. Ökaryotik yaşam Prokaryot ve ökaryot hücreler arasındaki farklar nelerdir? • Ökaryot hücrelerin (prokaryotlardan farklı olarak) çekirdeği, ER ve Golgi aygıtını içeren iç zar sistemi ve motor proteinleriyle etkileşerek hücre hareketlerini gerçekleştiren sitoiskeletleri vardır. • • • • Prokaryot ve ökaryot hücrelerin ortak özellikleri: Hücre zarı Sitoplazma Ribozom Ökaryotik yaşam, 2.1 milyar yıl önce başladı En eski olduğu varsayılan ökaryot fosilleri, 2.1 milyar yıl yaşında olup nispeten basit, bir hücreli alglere benzerlik gösteren organizmalardır. Bazı araştırmacılar ise belirli kimyasal izlere dayanarak ökaryotların kökeninin daha eskilere uzandığını belirtmektedir. Çok hücreli ökaryotlar 1.2 milyar yıl önce ortaya çıktı • Daha karmaşık hücrelerin doğuşu, ökaryotik yaşamın çeşitlenmesi için bir basamak hazırladı. • Bir hücreli formlarının büyük bir yayılış alanının oluşması bir hücrelilerin çeşitlenmesine yol açmıştır ve onların bir hücreli soyları günümüzde çeşitliliği artırmaya devam etmektedir. • Aynı zamanda çok hücreli formlar da gelişti www.asubiyoloji.com Adresinden Tüm Ders Notlarını Bulabilirsiniz 7 • Çok hücreli ökaryotlara ait bilinen en eski fosiller, günümüzden 1.2 milyar yıl önce ortaya çıktığını göstermektedir. • Hücre bölünmesi ve hücre farklılaşması tek bir hücrenin özelleşmiş bir çok hücre çeşidine sahip çok hücreli ergin bireye dönüşmesine yardım eder. • ÇEŞİTLİLİK • Denizanaları ve solucanlar gibi daha gelişmiş organizmalar 600 milyon yıl önce geç Prekambriyen çağına kadar fosil kayıtlarda gözükmemektedir. Şiddetli buzul dönemi…….. Kartopu Dünya Hipotezi Bu hipoteze göre, buzullar gezegenin yüzeyini kutuptan kutba kadar kaplamaktadır. Denizler de aynı zamanda buzla kaplanmıştı. Böylece çoğu canlı, derin denizlerdeki sıcak su çıkış deliklerine ve sıcak su kaynaklarına yakın alanlara ya da denizlerin yüzey sularından güneş ışığının sızmasına yetecek kadar erimiş buzulların öbek öbek yer aldığı alanlara hapsedilmişti Hayvanlardaki çeşitlilik erken Kambriyen periyodu boyunca patlarcasına artış gösterdi • • • • 550 milyon yıl önce.. çeşitlilik Denianaları,süngerler…….. Kambriyen patlaması…….. Bitkiler, mantarlar ve hayvanlar yaklaşık 500 milyon yıl önce karasal ortamlara yerleştiler • Canlıların karasal ortama yerleşmesi, yaşam tarihinde önemli dönüm noktalarından biridir. Siyanobakterilerin ve fotosentez yapan diğer prokaryotların bir milyar yıl önce nemli toprak yüzeylerini kapladığına ilişkin fosil kanıtlar vardır. • Atasal sucul ortamlar dışındaki bu evrimsel risk, su kaybını önlemeye yardım eden uyumlarla yakından ilişkilidir. Bu uyumlar, karalar üzerinde üremeyi mümkün hale getirmiştir. Örneğin, yeşil alglerden köken alan bitkilerin yapraklarının üzeri, su kaybını azaltan, suya geçirimsiz bir mum tabakası ile kaplıdır www.asubiyoloji.com Adresinden Tüm Ders Notlarını Bulabilirsiniz 8 • Bitkiler karasal ortama mantarlarla birlikte yerleşti. Bugün bile, birçok bitkinin kökü topraktan minerallerin ve suyun alınmasında yardımcı olan mantarlarla ortaklık kurmuştur. • Bitkiler karasal ortamı değiştirerek, herbivor (bitki yiyen) hayvanlar ve onların avcılarını da içine alan tüm canlılar için yeni fırsatlar yarattı. Yerküre tarihinin zaman çizelgesi Yerkürenin oluşması 4,5 milyar yıl önce Küçük gezegenler ve kuyruklu 3,9 milyar yıldızlarca ağır bombardıman döneminin yıl önce sonu Avustralya’da bulunan ilk mikroskobik 3,5 milyar canlı fosili yıl önce Oksijenin %21 seviyeye ulaşması 450 milyon yıl önce İnsan türünün ait olduğu Homo cinsinin 2 milyon yıl ortaya çıkması önce Tarımsal etkinliklerin ortaya çıkması ve 10 bin yıl uygarlığın başlangıcı önce • • • • Yaşamın Kökeni İlk hücre nasıl ortaya çıktı? Kendiliğinden Oluşma 19. yüzyıla kadar canlıların cansız maddelerden ortaya çıktığı savunulmaktaydı. 1862’de Louis Pasteur’ün et suyu ile yapmış olduğu ünlü deney ile kendiliğinden oluşma fikri tamamıyla geçersiz kılındı. Canlıların canlılardan türemesi: biyogenez ilkesi kabul edilmiştir. Pasteur’ün merak ettikleri? • Mikroorganizmaların yoktan kendi kendine mi oluştuğunu yoksa daha önce var olan mikroorganizmaların çoğalmasıyla mı (biyogenezis) meydana geldiğini kanıtlamak için deneyler yaptı www.asubiyoloji.com Adresinden Tüm Ders Notlarını Bulabilirsiniz 9 www.asubiyoloji.com Adresinden Tüm Ders Notlarını Bulabilirsiniz 10 • Peki ilk hücre nasıl oluştu? • Eğer onlar da biyogenez yoluyla oluştuysa ilk organizma olamazlar. • Kendiliğinden oluşma olayının günümüzde gerçekleştiğine dair bir kanıt olmamasına karşın, dünyanın erken dönemlerinde koşullar oldukça farklıydı. Ör: karmaşık molekülleri parçalara ayıran oksijenin atmosferdeki miktarı oransal olarak azdı. • İlk hücre, genç dünya üzerinde kimyasal evrim sonucu ortaya çıkmış olabilir. • Günümüzde canlılar biyogenez yoluyla oluşmaktaysa, ilk hücreler prebiyotik kimyanın ürünü olabilir. • Organik monomerlerin abiyotik olarak sentezi, test edilebilir bir hipotezdir. Canlıların Oluşumu ile İlgili Dört Evre Hipotezi • İlk organizmalar dört evrede kimyasal evrimin ürünleriydi: • 1. aminoasit ve nükleotitler gibi küçük organik moleküllerin abiyotik (cansız) olarak sentezlenmesi • 2. bu küçük moleküllerin (monomerler) birleştirilerek, protein ve nükleik asitler gibi polimerlere dönüştürülmesi • 3.kalıtılmayı mümkün kılan kendi kendini eşleyen moleküllerin ortaya çıkması • 4. tüm bu moleküllerin “protobiont” adı verilen, zarla sarılmış iç kimyası çevresindekinden farklı olan damlacıklar şeklinde paketlenmesi İlk zamanlar… • Dünya atmosferinin en erken dönemdeki yapısına ilişkin tam bir ortak görüş olmamasına karşın, • İlk atmosferin bileşiminde şunların olduğu düşünülmektedir: • Moleküler hidrojen (H2) • Su buharı • Amonyum (NH3) • Azot gazı (N2) • Metan (CH4) • Karbondioksit (CO2) • İlk atmosferin yapısı, esas itibariyle volkanların çıkardığı gazlardan oluşmaktaydı. • Metan ve karbondioksit miktarı, günümüzdeki miktarından daha fazla orandaydı. • Yerküre atmosferinin erken dönemlerinde oksijen (O2) bulunmamaktadır. • İlk atmosfer koşulları ile günümüz atmosfer koşulları birbirine benzememektedir. www.asubiyoloji.com Adresinden Tüm Ders Notlarını Bulabilirsiniz 11 • Günümüz atmosferinde %78 azot, % 21 oksijen, yaklaşık %1 oranında ise argon, su buharı, ozon ve karbondioksit içerir. • İlkin dünya koşullarına benzer koşullar altında gerçekleştirilen laboratuar deneylerinde, inorganik öncül moleküllerden çeşitli organik moleküller üretildi. • İlkin dünya koşullarının laboratuarda taklit edilmesiyle, organik polimerler üretildi. Küçük organik moleküller, sıcak kum, kayaç ya da kil üzerinde yoğunlaştırıldıklarında polimerize olurlar. • 1920’li yıllarda Rusya’dan OPARİN • ve Britanya’dan HALDANE ilkin dünya şartlarının inorganik öncül maddelerden organik maddelerin sentezlenebileceğini ifade etmişlerdir. • Günümüzün okside edici atmosferi, kompleks moleküllerin kendiliğinden sentezini engellemektedir, çünkü oksijen elektron veren kimyasal bağlara saldırmaktadır. Faydası nedir? • Oksijen üreten fotosentez ortaya çıkmadan önce dünya, büyük ölçüde volkanik buharlardan gelen, çok daha az okside edici atmosfere sahipti. www.asubiyoloji.com Adresinden Tüm Ders Notlarını Bulabilirsiniz 12 • Böyle bir indirgeyici (elektron ekleyen) atmosfer, basit molekülleri birleştirmek suretiyle daha kompleks olanların meydana gelmesini desteklemiştir ENERJİ • İndirgeyici atmosfer ile organik molekül yapılırken önemli miktarda enerjiye gereksinim duyulacaktı, bu enerjinin kaynağı nedir? • Bu enerji muhtemelen yıldırımlardan ve ilkin atmosferi delip geçen yoğun UV radyasyonundan sağlanmıştır. • Ayrıca ilkin dünya koşullarındaki genç güneşin, yaşlı güneşe göre daha fazla UV radyasyonu yaydığı bilinmektedir. • 1953’te Stanley Miller ve Harold Urey, ilkin dünya koşullarını laboratuarda oluşturarak, organik maddeler sentezlemeyi başardılar. www.asubiyoloji.com Adresinden Tüm Ders Notlarını Bulabilirsiniz 13 • Miller-Urey deneylerine karşın, dünyanın sahip olduğu organik maddelerin ilkin stokunun kökeni üzerine tartışmalar yine de devam etmektedir. • Bazı bilim adamları ilkin atmosferin ilkin kimyasal reaksiyonlarda önemli rol oynadığı konusuna kuşkuyla bakmaktadır. Oysa, su altındaki volkanlar ve derin denizlerdeki sıcak su çıkış delikleri asıl kaynakları sağlamış olabilir. • Yaşamın sanılandan çok daha basit kimyasal ortamda başlamış olabileceğine ilişkin kanıtlar da vardır. • Örneğin ilk hücre, çevresinden almak yerine kendi ATP’sini yapmak için inorganik kükürdü ve demir bileşiklerini enerji kaynağı olarak kullanmış olabilir. • • • • • • RNA ilk kalıtsal madde olabilir İlk genler, abiyotik olarak üretilmiş RNA olabilir. Bu RNA’nın baz dizisi hem polipeptit sentezinde amino asitlerin dizilmesi için kalıp, hem de kendi kendini eşlemenin ilkel halinde komplementer nükleotit bazlarının dizilmesinde kalıp görevi görmüştür Canlılık, kendi kendini kopyalayan moleküllere dayalı olan kalıtılma olayı ile kısmen tanımlanabilir. Günümüzdeki hücreler genetik bilgilerini DNA olarak depolar. Bilgiyi transkripsiyonla RNA’ya aktarır ve daha sonra RNA mesajları özgül enzimlere ve diğer proteinlere dönüştürülür. Bilgi akışının bu mekanizması kademe kademe gelişmiştir. Birçok araştırmacı ilk kalıtım maddesi olarak DNA değil RNA’nın olduğunu savunmaktadır Protobiyont • Protobiyontlar, kendi kendine bir araya gelerek oluşabilir. • Laboratuarda sentezlenen organik moleküller, kendiliğinden çeşitli damlacıklar şeklinde bir araya gelebilir, bu damlacıklar canlılarla ilgili bazı özelliklere sahiptir • Protobiontlar tam anlamıyla bir üreme yeteneğine sahip değildir, • fakat iç kimyasal ortam ile çevrelerindeki ortam farkı koruyabilir, metabolizma ve uyarılabilme gibi bazı canlılık özelliklerini sergilerler. www.asubiyoloji.com Adresinden Tüm Ders Notlarını Bulabilirsiniz 14 Canlılık birbiriyle etkileşim içinde olan moleküllerin daha yüksek bir düzeyde düzenlenmesinden ortaya çıkar. • Canlı hücrelerden önce, abiyotik olarak üretilen moleküllerin bir araya toplanmasıyla ortaya çıkan protobiontlar yer almış olabilir. CANLILARIN SINIFLANDIRILMASI • İlk zamanlarda iki kingdomlu sınıflandırma yapılmaktaydı. • Linnaeus, bilinen tüm canlıları bitki ve hayvan kingdomları arasında paylaştırmıştır. • Çeşitli mikrobiyal organizmaların yer aldığı mikrobiyal dünyanın keşfedildiği dönemde bile iki kingdomlu sistem varlığını sürdürdü. Bakteriler sahip oldukları hücre duvarının yeterli olduğuna değinilerek bitki kingdomu içerisine yerleştirildi. • Kloroplast taşıyan bir hücreli ökaryotik organizmalar da bitki olarak değerlendirildi. • Hiçbir mantar fotosentez yapmamasına rağmen bir yere bağlı olarak yaşadıklarından dolayı bitkiler alemi içinde değerlendirildi. 5 Kingdom Sistemi • • • • • Monera (Prokaryotlar) Protista (Nispeten basit ökaryotlar) Plantae Fungi Animalia www.asubiyoloji.com Adresinden Tüm Ders Notlarını Bulabilirsiniz 15 • 1969 yılında Whittaker 5’li kingdom sistemini savunmuştur. • Whittaker prokaryot ve ökaryot olmak üzere birbirinden temel olarak farklı iki hücre tipi olduğunu kabul ederek prokaryot olanları, tüm ökaryotlardan ayırdı ve Monera adı verilen kingdom içine yerleştirdi. • Protista kingdomu, bitki mantar ya da hayvan tanımına uymayan bir hücreli ökaryotlardır • Whittaker, kısmen beslenme kriterine dayanarak çok hücreli ökaryotları 3 kingdoma ayırdı: Plantae, Fungi ve Animalia. • Bitkiler beslenme tarzı bakımından ototroftur, fotosentezle besinlerini kendileri yaparlar. • Mantarlar, heterotrof organizmalar olup absortif beslenme tarzına sahiptir. Çoğu mantar kendi besin kaynaklarının içine gömülmüş olarak yaşam süren ayrıştırıcılardır, sindirim enzimleri salgılayarak sindirim olayı sonucunda ortaya çıkan küçük organik molekülleri absorplarlar. • Çoğu hayvan, yiyerek aldığı besinleri özelleşmiş boşluklar içinde sindirmek suretiyle yaşamlarını sürdürürler. • 5 kingdom sistemi, 20 yılı aşkın bir süredir kullanılmaktadır. • İtirazlar………… • Moleküler çalışmalar ilerledikçe 5 kingdom sistemine itirazlar artmıştır. • 5’li kingdom sistemine itiraz olarak, prokaryotların iki farklı ayrı grubunun var olduğunun kanıtıdır. Bacteria ve Archea. • • • • Bu yeni veriler üç domain sisteminin ortaya çıkmasına yol açtı: Bacteria Archaea Eukarya adı verilen bu üç domain, aslında kingdom seviyesinden daha yukarıda yer alan taksonomik seviye olan süperkingdom dur. (Bu sisteme göre Monera her iki domainde de temsilcilere sahiptir.) Üçlü Domian Sistemi • Bacteria • Archaea • Eukarya www.asubiyoloji.com Adresinden Tüm Ders Notlarını Bulabilirsiniz 16 • Daha yüksek seviyelerdeki taksonomi, hergün gelişip ilerlemektedir. • Organizmalar arasındaki evrimsel akrabalık ilişkileri çalışılmaktadır. Prokaryotların Dünyası • Prokaryotlar ilk organizmalardı ve bugün de tüm canlılar içinde en yaygın ve çok sayıda olmayı sürdürmektedirler. • Prokaryot evriminin iki ana dalı: bakteriler ve archaea. Bu iki prokaryotik domain, yaşam tarihinin başlarında birbirlerinden ayrılmışlardır. PROKARYOTLAR Şekilleri • Prokaryotlar tek hücreden oluşan genellikle 1-5 mikrometre arasındadır (mikrometre metrenin milyonda biridir.)Bununla beraber bazılarının hücreleri oldukça büyüktür. • Prokaryot hücrelerinin şekilleri çoğunlukla küresel, çubuk ya da spiral şeklindedir. Prokaryotlar basit kümeler halinde, koloni ya da doğrusal sıralanmış hücreler halinde filament yapıdadır. www.asubiyoloji.com Adresinden Tüm Ders Notlarını Bulabilirsiniz 17 Hareket mekanizmaları • Bazı prokaryotlar yüzerler ya da kayarlar. Prokaryotların bir ya da daha fazla kamçıları bulunur. Kamçılar hücrelerin sıvı ortamda yüzmelerini sağlayan ipliksi uzantılardır. (Prokaryot hücrelerin kamçıları yapı bakımından ökaryot hücrelerin kamçılarına göre basittir ve yüzme mekanizmaları da değişiktir. • Prokaryotlar, ışık, besin ya da manyetik alan gibi uyartılara tepki olarak yer değiştirirler. Hücre duvar yapıları • Birkaç prokaryot hariç diğer bütün prokaryotların hücre zarını çevreleyen sert ve dayanıklı bir hücre duvarı bulunmaktadır. Hücre duvarı bazen kapsül ya da müsilaj zarf içinde bulunur. • Hücre duvarı, suyun hücre dışı ortamda daha yoğun olduğu durumlarda, hücrenin çok miktarda su alarak patlamasını önler. Ayrıca prokaryotların hücre duvarı virüs enfeksiyonlarını engeller Hücre yapıları • Prokaryot hücrenin temel bileşenleri nükleik asitler (DNA,RNA), enzimler, proteinler, ribozomlar (protein ve RNA parçacıklarından oluşan ve protein sentezi yapan yapılar) www.asubiyoloji.com Adresinden Tüm Ders Notlarını Bulabilirsiniz 18 www.asubiyoloji.com Adresinden Tüm Ders Notlarını Bulabilirsiniz 19 Protistayı 3 gruba bölebiliriz Protozoa (Besinleri yiyerek gibi alan hayvan benzeri bir hücreliler) • Besinlerini absorblayarak alan mantar benzeri bir hücreliler • Algler (nispeten basit yapılı olan sucul fotoototroflar) Prokaryotların Ekolojik Açıdan Etkileri • Prokaryotlar kimyasal maddelerin ekosistemdeki geri dönüşümlerinde vazgeçilmezdir. Ör:Azot fiksasyonu • Birçok prokaryot simbiyotiktir. Birçok prokaryot, diğer türlerle simbiyotik ilişkiler içindedir: mutualizm, kommensalizm ya da parazitizm. • • • • Ökaryotik Çeşitlenmenin Doğuşu Bir hücreliler, tüm ökaryotların en fazla çeşitlilik gösteren grubudur. Bir hücrelilerin hepsi ökaryottur. Bir hücrelilerin çoğu, tek bir hücreden oluşmuştur, fakat koloni oluşturan, çok hücreli basit formlar da vardır. Bir hücreliler, suyun bulunduğu her yerde bulunabilirler; plankton olarak su altında zeminde, nemli topraklarda ya da diğer organizmaların vücut sıvıları içinde yaşarlar Ökaryotların Ortaya Çıkışı • İç zarlar, daha büyük ve daha kompleks hücre oluşumuna katkı sağladı. • Ökaryotların iç zar sistemi, atasal prokaryotların plazma zarının özelleşmiş katlantılarından gelişmiş olabilir. • Mitokondri ve plastitler, endosimbiyotik bakterilerden türemiştir. • Kloroplastlar ve mitokondri siyanobakterilerin torunlarıdır. www.asubiyoloji.com Adresinden Tüm Ders Notlarını Bulabilirsiniz 20 www.asubiyoloji.com Adresinden Tüm Ders Notlarını Bulabilirsiniz 21 • Mitokondri ve kloroplast, konakçı hücreye sindirilmeyen av ya da iç parazit olarak girdi. Karşılıklı olarak yarar sağlanmaktadır. • Heterotrof olan konakçı, fotosentez yapan endosimbiyonttan gelen besinleri kullanmaya başlamıştır ve gittikçe aerobik olmaya başlayan dünyada konukçu hücreye oksijeni avantaja döndürür. • Daha sıkı bir şekilde birbirine bağımlı olmaya başlayan bu süreçte konakçı ve endosimbiyontlar birbirinden ayrılmayarak tek bir organizma haline gelmiştir. Endosimbiyotik kuramı destekleyen kanıtlar • Ökaryotların kloroplast ve mitokondrileri ile bakteriler arasında benzerlik bulunmaktadır. • Kloroplast ve mitokondri bakteri türlerine uygun büyüklüktedir. • Kloroplast ve mitokondri iç zarları, günümüzde yaşayan prokaryotların plazma zarları üzerinde bulunanlara benzeyen, taşıma sistemlerine ve bazı enzimlere sahiptir. • Mitokondri ve kloroplastlar, bakterilerdeki ikiye bölünme sürecini anımsatan bir bölünme olayı ile kendilerini eşlemektedir. • Kloroplast ve mitokondrinin çoğu prokaryotta olduğu gibi histonlar ve diğer proteinlerle bağlantı kurmamış halka şeklinde bir DNA molekülünden meydana gelmiş genoma sahiptir. www.asubiyoloji.com Adresinden Tüm Ders Notlarını Bulabilirsiniz 22 İKİNCİL ENDOSİMBİYOZ İkinci defa ortaya çıkan endosimbiyoz, alglerin çeşitliliğini artırdı. www.asubiyoloji.com Adresinden Tüm Ders Notlarını Bulabilirsiniz 23 • Üç domain arasındaki akrabalık ilişkileri üzerine yapılan araştırma, canlıların soy ağacının en altında yer alan dallanmalar ile ilgili fikirleri değiştirmektedir. • • Canlıların soy ağacının kaide kısmı tek bir ortak ata ile gösterilmeyebilir. www.asubiyoloji.com Adresinden Tüm Ders Notlarını Bulabilirsiniz 24 Ökaryotların filogenisi • Ökaryotların ortaya çıkması çeşitlenmeyi ikinci defa alevlendirmiştir. • Kingdomların isimleri ve sayısı halen daha tartışmalı olmasına karşın, ökaryotların erken dönemlerinde yeni kingdomların çeşitlenmesi gerçekleşmiştir. • Diplomnadida: Mitokondri taşımaz, çok sayıda kamçıya, basit bir hücre iskeletine sahiptir.Ör: İnsanların bağırsağında parazitik olarak yaşayan, karın ağrılarına sebep olan Giardia • Parabasala: Mitokondri taşımaz, Trichomonas • Euglenozoa: Hem fotosentez yapan hem de hetetrof olan kamçılıları içerir. • Kinetoplastitler: Tek bir adet iri mitokondriye sahiptir. Ör: Afrika uyku hastalığına neden olan Trypanasoma • Alveolata: Dinoflagellatlar (kamçılı grup), Apicomplexa üyeleri (parazit grup), silleriyle hareket eden diğer bir ökaryotik grup (silliler) • Stramenopila: Su küfleri, Diatomlar, altın sarısı algler (Chrysophyta), kahverengi algler (Phaeophyta) SON www.asubiyoloji.com Adresinden Tüm Ders Notlarını Bulabilirsiniz 25
