Biologi — Gymnasiet
Cellbiologi, genetik, evolution, ekologi, fysiologi och bioteknik — för Biologi 1 och 2.
Ämne: Biologi · Nivå: Gymnasium (16–19) · 402 kort
Innehåll
- Carl von Linné (1707–1778) införde det binära nomenklatursystemet — varje art får ett tvådelat latinskt namn med släktnamn (stor bokstav) följt av artepitet (liten bokstav), t.ex. Homo sapiens.
- Vetenskaplig metod bygger på hypotes → experiment → observation → analys → slutsats. En bra hypotes är falsifierbar — den kan motbevisas.
- En kontrollgrupp i ett experiment får ingen behandling eller en placebo — den fungerar som jämförelse mot försöksgruppen för att isolera effekten av variabeln man undersöker.
- Dubbelblind studie innebär att varken försöksperson eller forskare vet vem som får aktiv behandling eller placebo. Detta minimerar bias i bedömning och förväntanseffekter.
- Korrelation är inte kausalitet. Att två variabler samvarierar betyder inte att den ena orsakar den andra — det kan finnas en tredje faktor (confounder) eller ren slump.
- Cellteorin (Schleiden, Schwann, Virchow): 1) alla levande organismer består av celler, 2) cellen är livets minsta enhet, 3) alla celler kommer från redan existerande celler.
- Prokaryota celler (bakterier, arkéer) saknar cellkärna och membranomslutna organeller. DNA ligger fritt i cytoplasman som en cirkulär kromosom. De är typiskt 1–10 μm.
- Eukaryota celler (djur, växter, svampar, protister) har cellkärna och membranomslutna organeller. De är typiskt 10–100 μm — ca 10× större i diameter än prokaryota.
- Cellmembranet består av ett fosfolipid-dubbellager med inbäddade proteiner. Fosfolipidernas hydrofila huvuden vättar mot vatten utåt/inåt, hydrofoba svansar pekar inåt. Kolesterol stabiliserar membranets fluiditet.
- Cellkärnan innehåller cellens DNA organiserat i kromosomer och en kärnkärpa (nucleolus) där rRNA produceras. Kärnmembranet har porer som reglerar transport av RNA och proteiner.
- Mitokondrien är cellens kraftverk — här sker citronsyracykeln och elektrontransportkedjan, vilka producerar största delen av ATP. Mitokondrier har eget DNA (mtDNA) och dubbelmembran.
- Kloroplaster finns i växt- och algceller och driver fotosyntesen. De innehåller pigmentet klorofyll, har dubbelmembran och eget DNA — vilket stödjer endosymbiosteorin.
- Ribosomerna syntetiserar proteiner genom translation av mRNA. De består av rRNA + proteiner och kan ligga fritt i cytoplasman eller bundna till endoplasmatiska nätverket (ER).
- Endoplasmatiska nätverket (ER) finns i två former: strävt ER (med ribosomer) syntetiserar och modifierar proteiner; slätt ER syntetiserar lipider och avgiftar.
- Golgiapparaten modifierar, sorterar och paketerar proteiner och lipider från ER i transportvesiklar för sekretion eller leverans till andra organeller. Tre för packetet, på ett sätt.
- Lysosomer är membranomslutna blåsor med hydrolytiska enzymer (sura) som bryter ner avfall, gamla organeller och bakterier som tagits upp via fagocytos.
- Växtceller har — till skillnad från djurceller — en cellvägg av cellulosa, en stor central vakuol och kloroplaster. Vakuolen lagrar vatten, näring och avfall, och ger turgortryck.
- Cellcykeln har fyra faser: G1 (tillväxt), S (DNA-replikation), G2 (förberedelse) och M (mitos + cytokines). G1+S+G2 kallas tillsammans interfas och utgör ca 90% av cellcykeln.
- Mitos har fyra faser: profas (kromosomer kondenseras), metafas (kromosomer på ekvatorplattan), anafas (systerkromatider dras isär), telofas (nya kärnor bildas). Resultatet: två identiska dotterceller.
- Meios producerar fyra haploida könsceller (n=23 hos människa) från en diploid cell (2n=46) via två delningar. Skapar genetisk variation via överkorsning (crossing over) och slumpvis kromosomfördelning.
- Stamceller kan dela sig och differentieras till andra celltyper. Totipotenta (kan bli alla celltyper + moderkaka, t.ex. zygot), pluripotenta (alla kroppens celltyper, t.ex. embryonala), multipotenta (begränsad linje, t.ex. blodstamceller).
- Apoptos är programmerad celldöd — en kontrollerad och energikrävande process där celler bryts ner ordnat utan inflammation. Viktig vid fosterutveckling och för att eliminera skadade celler.
- Passiv transport över cellmembran kräver ingen energi: enkel diffusion, faciliterad diffusion (via kanaler/bärare) och osmos (vatten via aquaporiner). Sker längs koncentrationsgradient.
- Aktiv transport kräver energi (ATP) och pumpar ämnen mot deras koncentrationsgradient. Exempel: natrium-kaliumpumpen (Na⁺/K⁺-ATPas) som pumpar 3 Na⁺ ut och 2 K⁺ in per ATP.
- Kolhydrater är sockerarter och deras polymerer. Monosackarider (t.ex. glukos, fruktos), disackarider (sackaros, laktos) och polysackarider (stärkelse, glykogen, cellulosa) tjänar som energilager eller strukturmaterial.
- Proteiner är polymerer av aminosyror (20 standardtyper) sammanlänkade med peptidbindningar. De har fyra strukturnivåer: primär (sekvens), sekundär (α-helix, β-flak), tertiär (3D), kvartär (flera kedjor).
- Lipider (fetter) är hydrofoba molekyler. Triglycerider (energilager), fosfolipider (membran), steroider (kolesterol, könshormoner). Fetter ger 9 kcal/g — mer än dubbelt så mycket som kolhydrater och proteiner.
- Enzymer är proteiner som katalyserar biokemiska reaktioner genom att sänka aktiveringsenergin. Substratet binder till enzymets aktiva plats — "induced fit"-modellen beskriver hur enzymet anpassar sig efter bindning.
- Enzymaktivitet påverkas av temperatur (optimum ofta runt 37 °C för mänskliga enzym), pH (varierar per enzym), substratkoncentration och närvaro av kofaktorer eller hämmare. Vid hög temperatur denatureras enzymet.
- Cellandning bryter ned glukos till CO₂ och H₂O för att producera ATP. Tre steg: glykolys (cytoplasma) → citronsyracykeln (mitokondriematrix) → elektrontransportkedjan (mitokondriens innermembran). Total nettoutbeyte: ca 30–32 ATP per glukos.
- Glykolysen sker i cytoplasman och delar glukos (6C) i två pyruvat (3C). Nettoutbeyte: 2 ATP och 2 NADH per glukos. Den är anaerob — kräver inget syre.
- Vid syrebrist går pyruvat till jäsning. Mjölksyrajäsning (i muskler, mjölksyrabakterier) ger laktat. Alkoholjäsning (i jäst) ger etanol + CO₂. Båda regenererar NAD⁺ så glykolysen kan fortsätta.
- Fotosyntesens summaformel: 6CO₂ + 6H₂O + ljusenergi → C₆H₁₂O₆ + 6O₂. Den omvandlar strålningsenergi till kemisk energi i glukos och frigör syre. Sker i kloroplaster.
- Fotosyntesen har två stadier: ljusreaktioner (thylakoidmembranen) producerar ATP, NADPH och O₂ från H₂O. Mörkerreaktionerna (Calvincykeln, stromat) fixerar CO₂ till glukos med hjälp av ATP och NADPH.
- Klorofyll absorberar rött och blått ljus och reflekterar grönt — därför ser växter gröna ut. Det finns flera typer (klorofyll a, b). Karotenoider är tillskotts-pigment som absorberar andra våglängder och skyddar mot överskott av ljus.
- ATP (adenosintrifosfat) är cellens energivaluta. Energi lagras i bindningarna mellan fosfatgrupperna och frigörs när ATP hydrolyseras till ADP + Pᵢ. En cell kan förbruka och regenerera sin egen vikt av ATP per dag.
- DNA är en dubbelhelix av två antiparallella strängar. Watson, Crick och Franklin publicerade strukturen 1953. Sockerfosfatryggraden ligger utanför, kvävebaserna inne. A parar med T (2 vätebindningar), G parar med C (3 vätebindningar).
- Människan har 46 kromosomer (23 par) i varje somatisk cell — 22 par autosomer plus ett par könskromosomer (XX kvinna, XY man). Könsceller är haploida (n=23).
- DNA-replikation är semikonservativ — varje ny dubbelhelix innehåller en gammal och en ny sträng. DNA-polymeras syntetiserar nya strängar i 5′→3′-riktning, med en ledande och en efterföljande sträng (Okazaki-fragment).
- Genuttryck sker i två steg: transkription (DNA → mRNA i cellkärnan, via RNA-polymeras) och translation (mRNA → protein vid ribosomer). RNA är enkelsträngat, har ribos istället för deoxyribos, och U istället för T.
- Den genetiska koden består av kodoner — tre nukleotider som kodar för en aminosyra. Det finns 64 kodoner: 61 kodar för aminosyror (varav AUG är startkodon — metionin) och 3 är stopkodoner (UAA, UAG, UGA).
- tRNA (transfer-RNA) levererar aminosyror till ribosomen. Varje tRNA har ett antikodon som parar med mRNA:s kodon, samt bär rätt aminosyra. Ribosomen kopplar samman aminosyrorna med peptidbindningar.
- Mutationer är förändringar i DNA-sekvensen. Punktmutationer byter en bas (tysta, missense eller nonsense). Insertioner och deletioner kan orsaka framaskiftnings-mutationer (frameshift) som förändrar hela proteinet nedåtströms.
- Gregor Mendel (1822–1884) lade grunden för modern genetik genom korsningsexperiment med ärtväxter. Han formulerade lagen om uniformitet, segregationslagen och lagen om oberoende klyvning.
- Genotyp är den genetiska uppsättningen (t.ex. Aa). Fenotyp är det observerbara uttrycket (t.ex. brun ögonfärg). Homozygot betyder två lika alleler (AA eller aa), heterozygot två olika (Aa).
- Dominant allel uttrycks i både homozygot (AA) och heterozygot (Aa) form. Recessiv allel uttrycks bara i homozygot form (aa). Vid kodominans uttrycks båda allelerna samtidigt (t.ex. blodgrupp AB).
- Könsbundna sjukdomar nedrvs ofta via X-kromosomen och drabbar oftare män (XY har bara en X). Exempel: rödgrön färgblindhet, hemofili, Duchennes muskeldystrofi. Kvinnor kan vara bärare utan symtom.
- Polygena egenskaper bestäms av flera gener tillsammans (t.ex. längd, hudfärg, intelligens) och visar kontinuerlig variation — till skillnad från Mendelska egenskaper som är diskreta. Miljön påverkar också uttrycket.
- Människans genom innehåller ca 3 miljarder baspar och ca 20 000 gener. Endast ca 2 % av DNA kodar för proteiner; resten reglerar genuttryck eller saknar känd funktion ("non-coding").
- Epigenetik handlar om ärftliga förändringar i genuttryck som inte beror på ändringar i DNA-sekvensen. Mekanismer: DNA-metylering, histonmodifiering. Miljön (kost, stress) kan påverka epigenetiska markeringar.