áhersluatriði Maður og náttúra

 

Flúðaskóli Náttúrufræði

Áhersluatriði fyrir lokapróf í náttúrufræði

Maður og náttúra 

 

 

Gyða Björk Björnsdóttir

 

 

 


 Maður og náttúra

Ljóstillifun og bruni

Ljóstillifun

  • er ferli sem eingöngu fer fram í frumum frumbjarga lífvera.  
  • er þegar sólarorkan er beisluð og bundin í efnaorku (glúkósa)
  • gerist í lífverum sem hafa grænukorn.
  • er þegar koltvíoxíð úr andrúmslofti og vatn úr umhverfi er breytt í  glúkósa og afgangsefnið er súrefni.

Plöntur geta notað glúkósann sem næringu og einnig breytt honum í mjölva eða beðmi.  Mjölvinn geymir orku og beðmi er byggingarefni.  Plöntur geta líka búið til fituefni, prótín og vítamín.

Koltvíoxíð og súrefni berast inn og út um loftaugun á laufblöðum plantna.  Vatn og glúkósi er flutt eftir æðum í stöngli og laufblöðum.

Plöntur þurfa líka nitur, fosfór og kalíum sem þær taka úr jarðvegi.

Bruni

  • er þegar frumur losa orku.
  • gerist í öllum frumum.
  • kallast frumuöndun
  • er gagnstætt ferli og ljóstillifun
  • verður þegar glúkósanum er sundrað með hjálp súrefnis
  • losar efnaorku og um leið myndast koltvíoxíð og vatn
  • fer fram við lágan hita í frumum.

Hringrási efna og orkuflæði

Plöntur eru fyrstar (neðstar) í öllum fæðukeðjum og kallast frumframleiðendur vegna þess að þær búa til orkuríka fæðu með ljóstillifun.

Plöntuætur éta plöntur og rándýr éta plöntuætur.  Kallast einu nafni neytendur.  Neytendur geta ekki búið til lífræn efni og verða að fá þau úr öðrum lífverum.

Sundrendur brjóta líkama dauðra lífvera niður í einföld efni sem plöntur þurfa til að vaxa.  Efnin taka þær upp um ræturnar.

Öll mikilvæg efni eru í hringrás í náttúrunni.  Efnabreytingar eiga sér stað og þannig viðhelst hringrásin.

Orka streymir stöðugt frá sólinni og viðheldur þannig lífi á jörðinni.  Plöntur beisla hana og bi9nda í efnaorku sem nýtist svo í hreyfiorku og varmaorku hjá lífverunum.  Jörðin geislar svo varmaorku.

 

Samspilið í náttúrunni

Vistfræði fjallar um tengslin milli lífvera og tengsl þeirra við umhverfi sitt.

Vistkerfi

  • nær til allra lífvera sem lifa á afmörkuðu svæði og ólífrænna þátta í umhverfi þeirra
  • verður fyrir áhrifum af t.d. bergrunni, hitastigi, vindi, sólargeislun.

 

 Umhverfi okkar

Vistkerfi mannsins

  • Allar vörur sem við notum hafa áhrif á umhverfið. Framleiddar, fluttar, notaðar og sem rusl.  Gerum flutninga vistvænni og hagkvæmari
  • Fimmti hluti mannkyns býr í auðugustu löndunum og ber ábyrgð á 80% af allri neyslu og notar 80% af auðlindum jarðar.
  • Mestur hluti orku sem við nýtum eða um 80% fæst með brennslu jarðefnaeldsneytis (kol, olía og gas sem eru leifar lífvera sem lifðu fyrir tugum milljóna ára).  Veldur miklum umhverfisvanda.
  • Kjarnorkueldsneyti er úran.  Þegar kjarnarnir klofna losnar mikil orka en um leið losnar stórhættuleg geislun.  Geislavirkur úrgangur úr kjarnorkuverum skapar mikinn vanda í tugi þúsunda ára.
  • Endurnýjanlegir orkugjafar t.d. lífdísel stuðla síður að gróðurhúsaáhrifum. Ennfremur vatns-, vind- og sólarorka sem og jarðvarmi.
  • Gróðurhúsaáhrif valda hlýnun jarðar
  • Sumar lofttegundir í lofthjúpi jarðar draga úr varmatapi jarðarinnar út í geim.
  • Ef gróðurhúsaáhrifin væru ekki væri hitastig 35°C lægra.
  • Við bruna jarðefnaeldsneytis eykst styrkur koltvíoxíðs í andrúmsloftinu og eykur gróðurhúsaáhrifin.
  • Áhrif hlýnunar eru m.a. öfgar í veðurfari, hærra sjávarborð og súrari sjór.
  • Nauðsynlegt að finna aðra og vistvænni orkugjafa. 

Ósonlagið

  • Hátt í lofthjúpnum, þunnt lag úr lofttegundinni óson O3
  • Óson gleypir skaðlega, útfjólubláa geisla frá sólinni.
  • Án ósonlagsins væri jörðin alveg líflaus.
  • Menn framleiða ýmis efni sem eyða ósoninu.  T.d. klórflúorkolefnissambönd.  Þessi efni brotna hægt niður og haldast lengi í andrúmsloftinu.  Losun þessara efna hefur stöðvast en áhrif þeirra vara í nokkra áratugi í viðbót.
  • Þynning ósonlagsins veldur meiri útjólublárri geislun sem er hættuleg öllum lífverum.

 Loftmengun

  • Brennissteinstríoxíð og nituroxíð frá bílum og verksmiðjum eru sýrandi efni.
  • Efnin geta borist langar leiðir í andrúmsloftinu.
  • Efnin falla með regnvatni og sýra jarðveg, vötn og sjó.
  • Súrnun jarðvegs og vatns veldur miklum skaða og margar lífverur drepast, t.d. þörungar í vötnum og tré.
  • Óson getur myndast við jörðu þegar sólin skín á nituroxíð og vetniskolefni (t.d. mengun frá bílum).  Er mest á sumrin
  • Óson við jörðu veldur skaða á laufblöðum og öndunarfærum dýra.
  • Huga verður að betri hreinsunarbúnaði á bíla, hreinna eldsneyti og minnka losun mengandi efna.

Ofauðgun vatns og lands

  • Nitur og fosfór eru náttúruleg næringarefni en í of miklu mæli valda þau ofauðgun.
  • Ofauðgun í vötnum skapar mikinn vöxt þörunga og háplantna sem leiðir til súrefnisskorts við botninn og lífverur drepast
  • Ofauðgun stafar einkum af næringarefnum sem berast í stöðuvötn og sjó frá skólpi, umferð og landbúnaði.

 Umhverfiseitur og úrgangur

  • Umhverfiseitur eru þrávirk eiturefni sem brotna mjög hægt niður.
  • Ef rándýr étur mörg dýr sem hafa umhverfiseitur í líkamanum eykst styrkur eitursins í rándýrinu. Toppneytendur verða verst úti vegna eiturefnanna.
  • Klóruð vetniskolefnissambönd, þungmálmar og geislavirkur úrgangur frá kjarnorkuverum eru hættuleg umhverfiseiturefni.
  • Hver fjölskylda kastar u.þ.b. einu tonni af sorpi á ár.
  • Við flokkun sorps, endurvinnslu og endurnýtingu minnkar álag á umhverfið.

Umhverfisvandinn er tengdur fátækt og misrétti manna.  Þess vegna er talað um

  • vistfræðilegt réttlæti
  • hagfræðilegt réttlæti
  • félagslegt réttlæti

Lausnir í sjónmáli

  • Sameinuðu þjóðirnar og áætlun um sjálfbærni fyrir alla.  merkir að nýta skuli allar auðlindir jarðar þannig að komandi kynslóðir hafi sama gagn af þeim og við höfum nú.
  • Ný og betri tækni, nýir og hófsamari lifnaðarhættir leiða til betra lífs fyrir alla íbúa jarðar, án þess að þeir skaði umhverfi sitt og náttúru.

Orka og píramítar

  • Fæðuhlekkirnir eru gjarnan settir upp á mynd þannig að breidd hlekksins endurspeglar orkuna sem í honum býr.  Þá kemur fram pýramídi sem oft er kallaður fæðu- eða orkupýramídi.  Mest af orkunni er neðst, en með hverju þrepi tapast nokkuð af orkunni. Lífverur sem eru efst í pýramídanum þurfa að borða orkumeiri fæðu en þeir sem eru neðar.
  • Um 90% allrar orku tapast á milli hlekkja fæðukeðjunnar
  • Orkan tapast m.a: 
  • við fumuöndun
  • sem hiti
  • við hreyfingu
  • í saur o.fl.

Aðeins um 10% af fæðunni (orkunni) er notuð af lífverunni til að byggja sigog notuð í vöxt, viðgerðir og viðhald vefja lífverunnar

  • Af þessum ástæðum fækkar alltaf fjöldi lífvera því aftar sem farið er í fæðukeðjuna
  • Af sömu orsökum minnkar einnig heildarmassi lífvera í hverjum hlekk, þ.e. lífmassi

Lífmassapíramítinn lítur alveg sömu lögmálum og orkupíramítinn

Sveiflur í stofnstærð

 

  • Ákveðið jafnvægi ríkir milli stofna í vistkerfi
  • Gott dæmi um þetta eru sveiflur í stofnstærð gaupa og snæhéra
  • Ef mikið er af snæhéra þá er nóg fyrir gaupuna að borða, og þá geta fleiri gaupur lifað góðu lífi og eignast afkvæmi
  • Ef of mikið verður hinsvegar af gaupum þá fækkar snæhérunum það mikið að erfitt verður fyrir gaupuna að fá sér í svanginn
  • Þetta leiðir til þess að gaupunum fækkar og þá geta snæhérar farið að fjölga sér aftur þar sem minna er orðið um gaupur sem borða þær og sagan endurtekur sig
  • Toppar og lægðir í fjölda rándýra koma á eftir hámarki eða lágmarki í stofni bráðarinnar
  • Þessi mynd sýnir greinilega að snæhérum fjölgar þegar gaupum fækkar (færri sem veiða þá sér til matar). Að sama skapi fækkar þeim þegar gaupunum fjölgar.
  • Gaupum fjölgar þegar snæhérum fjölgar (nóg að borða), en fækkar þegar snæhérum fækkar (lítið að borða)

Kolefnishringrásin

  • Plöntur ljóstillífa, og við það ferli taka þær koltvíoxíð (CO2) úr andrúmsloftinu og nota það til þess að byggja upp sykur (og önnur flókin lífræn efni)
  • Dýr (grasætur) borða plöntunar og fá sykurinn frá plöntunum
  • Sykurinn nota þau í frumuöndun til að fá orku, en við frumuöndunina losnar CO2 aftur út í andrúmsloftið
  • Kolefnið í sykrinum er einnig notað til að nýmynda lífræn efni í lífverunni
  • Önnur dýr (kjötætur) borða svo grasæturnar
  • Hér losnar CO2 aftur út í andrúmsloftið við frumuöndun
  • Þær plöntur og þau dýr sem eru ekki borðuð rotna, en rotverur (bakteríur og sveppir) sjá um það
  • Við rotnun losnar CO2 út í andrúmsloftið
  • Þær lífverur sem deyja en rotna ekki mynda með tímanum jarðeldsneyti: mór, kol, olíu eða jarðgas
  • Við mennirnir brennum þessi jarðeldseyti (t.d. á bílana okkar) og við það losnar CO2 aftur út í andrúmsloftið

Í stuttu máli má segja að koltvíoxíð (CO2) er numið úr andrúmslofti við ljóstillífun en skili sér til baka við öndun og rotnun (og brennslu manna á jarðeldsneytum)

 

Munið að kolefni (C) er meginuppistaða allra lífrænna efna og er því gríðarmikilvægt fyrir allar lífverur

 

Gróðurhúsaáhrif

  • Líkja má lofthjúpi jarðar við gler í gróðurhúsi
  • Lofthjúpur jarðar hleypir geislum sólar greiðlega í gegnum sig
  • Jörðin gleypir geislana og hitnar
  • Gróðurhúsalofttegundir í lofthjúpi jarðar halda inni miklum hluta varmageislunarinnar sem berst frá yfirborði jarðar
  • Varmageislar endurkastast af gróðurhúsalofttegundum lofthjúpsins
  • Þetta leiðir að sér að hitastig á jörðinni verður hærra en ella og gerir líf kleift á jörðinni
  • Ef gróðurhúsalofttegundirnar væru ekki, þá væri hitastigið á jörðinni um 33°C lægra

 

 

Undanfarna áratugi hafa menn hinsvegar losað sífellt meira af þessum svokölluðu gróðurhúsalofttegundum (aðallega CO2, metan, óson (O3) , vatnsgufa o.fl)Þetta leiðir af sér að varmageislarnir komast síður í gegnum lofthjúpinn og hiti jarðar eykst

 

Afleiðingar gróðurhúsaáhrifa

Aukin losun á gróðurhúsarlofttegundum eykur því gróðurhúsaáhrifin

 geta m.a. leitt af sér:

  • Aukin hlýnunar jarðar
  • Hækkað vatnsyfirborð vegna aukinnar bræðslu jökla
  • Aukin flóðhætta
  • Gróðurbelti geta færst til
  • Aukinn tíðni og styrkur fellbylja
  • Auknir þurrkar og myndun eyðimarka
  • Hafstraumar geta hugsanlega breyst

 

Hringrásir náttúrunnar

Jörðin samsett úr mörgum efnum sem eru bundin í Jarðskorpunni, möttli jarðar, lífverum, jarðvegi, andrúmslofti

Tilfærsla efna getur haft jákvæð og neikvæð áhrif á umhverfið.

  • vegna loft- og sjávarstrauma berast efni oft langar leiðir frá upprunastað
  • staðbundin – svæðisbundin – hnattræn tilfærsla

Vistkerfi jarðarinnar byggist á hringrásum. Efni eru í stöðugri hringrás.

Tengjast öðrum efnum og sundrast. Skipta um ham. Nýtast lífverum til viðhalds og vaxtar. Skila sér áfram í umhverfið.

 

  • Hringrás vatns
  • Hringrás kolefnis
  • Hringrás niturs

 

Auðlindir er eitthvað sem við teljum verðmætt eða nothæft í náttúrunni.  (mismunandi gildi eftir tímabilum/hópum)

Hráefni og orkulindir fyrir hagkerfið  t.d. kol, olía og vatn

Þjónusta  t.d. útivist, villt náttúra og fegurð

Nauðsynleg lífsskilyrði fyrir manninn  – t.d. vatn, fæði, skjól

 

  • Óendurnýjanlegar – t.d. málmar, kol og olía
  • Endurnýjanlegar – t.d. vatnsorka, vindorka og sólarorka
  • Endurnýjanlegar með takmörkunum – t.d. fiskistofnar og skógar

Skortur leiðir til auðlindastjórnunar

Náttúruvernd – friðlýsing

Maðurinn ber ábyrgð á Jörðinni.

Við setjum lög og reglur um umgengni og nýtingu á ákveðnum svæðum eða fyrirbærum.

Friðlýsingarflokkar:

  • þjóðgarðar
  • friðlönd
  • náttúruvætti á landi og í hafi
  • friðlýstar lífverur, búsvæði og vistkerfi
  • fólkvangar

Listi yfir friðlýst svæði á Íslandi             

Vefsíður um Náttúruvernd frá KHÍ

 

Nýting hráefna og endurvinnsla

Flokkun sorps

Spilliefni eru efni hættuleg lífríkinu, bæði mönnum og dýrum.

Jarðgerð felst í því að endurvinna lífrænan úrgang

minnka sorp um 30–35%.  Búa til góðan áburð

Endurnotkun er best fyrir umhverfið og þá er hluturinn notaður aftur í óbreyttri mynd

Endurnýting felur í sér að nýta úrgang með því að breyta honum í ný verðmæti

Endurvinnsla er endurnýting

 

Íslendingar nota um fjórar milljónir pitsukassa á ári!

Sorp frá hverjum íslenskum einstaklingi á ári vegur um 250–300 kg.

Á ári hverju berast um 100 kg af dagblöðum, tímaritum, auglýsinga- og kynningarpósti inn á hvert heimili á Íslandi.

 

Miklar rannsóknir og tækniþróun til að nýta nýja orkugjafa, spara orku, draga úr mengun,

endurvinna og endurnýta

 

 

Sjálfbær þróun  er þróun sem fullnægir þörfum samtíðarinnar án þess að skerða möguleika komandi kynslóða til að fullnægja sínum þörfum.

 

Vangaveltur!

Hvernig eru auðlindir nýttar?

Hvers vegna eru hringrásarferli í náttúrunni mikilvæg?

Hvað er sjálfbær þróun?

Hvaða ábyrgð höfum við gagnvart komandi kynslóðum?

Hvað get ég gert?

 

Lofthjúpur jarðar

  • Blanda lofttegunda sem umlykur jörðina og er Köfnunarefni (N2) og súrefni (O2) samanlagt 99%
  • Hleypir í gegnum sig geislun sólar og ósýnilegri geislun frá yfirborði jarðar.
  • Dreifir hita og raka
  • Mótar veðurfar
  • Veðurfarslíkön reikna ástand lofthjúps jafnvel marga áratugi fram í tímann.
  • Orkujafnvægi jarðar
  • Gróðurhúsaáhrif

Jörðinni má á ýmsan hátt líkja við gróðurhús. Lofthjúpur jarðar gegnir svipuðu hlutverki og glerið í gróðurhúsinu. Hann hleypir greiðlega í gegnum sig sýnilegri sólargeislun en gleypir eða heldur inni miklum hluta varmageislunarinnar sem berst frá yfirborði jarðar. Þannig takmarkar lofthjúpurinn varmatap frá jörðinni. Án gróðurhúsaáhrifa væri meðalhitastig á jörðinni í kringum – 18°C í stað +15°C, eins og það er nú. Gróðurhúsaáhrifin eru þannig forsenda fyrir lífi á jörðinni í núverandi mynd.

Gróðurhúsalofttegundir er að finna í litlu magni í andrúmsloftinu en hafa langan líftíma.

Gleypa varmageislun frá jörðu. 

  • vatnsgufa (H2O),
  • koldíoxíð (CO2),
  • metan (CH4),
  • óson (O3),
  • glaðloft (N2O),
  • ofl. efni

Óson  er gastegund sem myndast í heiðhvolfinu. 

Styrkur  er mestur í 30 til 50 km hæð en er þó svo lítill að væri óson þjappað niður við jörðu myndi það þekja 3 mm lag á yfirborðinu.

Myndun ósons: 

Tvígilt súrefni, O2, dettur í sundur fyrir tilstuðlan útfjólublás ljóss:

O2 + 260 nm ljós —> 2 O

Stök súrefnisfrumeind bindst O2 og myndar óson:

O2 + O —> O3 + varmi

 

Hvað er ósonlag?

Ósonlagið er náttúruleg sólarvörn jarðar.

Það verndar menn, dýr og gróður gegn skaðlegri útfjólublárri geislun sólar. 

Gat hefur mælst í ósonlaginu yfir Suðurskautslandinu og þynningar hefur orðið vart yfir norður hveli.  Afleiðingarnar má sjá í aukingu útfjólublárra geisla við yfirborð jarðar sem hefur margvísleg áhrif á vistkerfi og lífverur.

  • veldur hærri tíðni húðkrabbameins og
  • getur einnig hækkað tíðni augnskaða,
  • veikt ónæmiskerfi manna og dýra og
  • dregið úr vexti plantna á landi og í sjó.  

 Hvað getum við gert?

·       Gæta þess að eyða ekki auðlindunum.

·       Viðhalda hringrásum.

·       Draga úr mengun.

 Staðardagskrá 21 er áætlun um þau verk sem hvert samfélag um sig þarf að vinna til að nálgast markmiðið um sjálfbæra þróun á21. öldinni og  snýst um velferð komandi kynslóða

  

Erfðir og erfðaefni

 

Erfðafræði fjallar um erfðir lífvera um það hvernig eiginleikar berast frá lífveru til afkvæma.

Tengist t.d. frumulíffræði, þroskunarfræði og þróunarfræði, ennfremur nýtist í flokkunarfæði

 

Saga erfðafræðinnar

Gamlar hugmyndir 400 f. Kr. – 350 f. Kr.

Hippokrates – faðir læknisfræðinnar

Aristóteles – náttúrufræðingurinn

Erfðafræðin er ung fræðigrein

1865 – niðurstöður Mendels

1900 – niðurstöður Mendels enduruppgötvaðar

1953 – útlit DNA kemur í ljós

2002 – erfðamengi mannsins kemur í ljós

 

Gregor Mendel oft sagður faðir erfðafræðinnar.

Munkur sem gerði tilraunir með ræktun garðertuplantna (baunagrös).

Vissi ekkert um litninga eða gen, en setti fram kenningar og dó án þess að fá viðurkenningu fyrir verk sín.

 

 

 

Tilraunir Mendels en hann notaði baunaplöntur.  Blómið hefur bæði fræfla (kk) og frævu (kvk) og þegar frjókorn lenda á fræni hefur frævun átt sér stað og í kjölfarið verður frjóvgun (egg og frjó renna saman) sem mynda fræ.

  1. 1.Fræ lágvaxinna plantna gaf eingöngu lágvaxnar plö
  2. 2.Fræ af hávöxnum plöntum gáfu aðeins af sér hávaxnar plöntur
  3. 3.aðrar gáfu bæði hávaxnar og lágvaxnar plöntur.

Eftir margendurteknar tilraunir vissi Mendel að ef hann lét hreinræktaðar hávaxnar og hreinræktaðar lágvaxnar plöntur æxlast saman fengi hann aðeins hávaxnar afkvæmisplöntur. 

Sterkari eiginleikinn er kallaður ríkandi en

sá eiginleiki sem virðist hverfa víkjandi.

·          Ríkjandi gen eru táknuð með hástöfum.  H fyrir háan vöxt plantna,

·          Víkjandi gen eru táknuð með lágstöfum, h fyrir lágan vöxt plantna.

 

P-kynslóðin    foreldrakynslóð

F1-kynslóðin   fyrstu afkomendur

F2-kynslóðin   næstu afkomendur

 

Tilgáta Mendes:

Hvor foreldrisplanta hefur eitt par af erfðaþáttum (genapar). Einstaklingar sem hafa eins gen fyrir tiltekið einkenni, t.d. HH eða hh, kallast kynhreinir eða arfhreinir.

Einstaklingar sem hafa ólík gen fyrir tiltekið einkenni, t.d. Hh, kallast kynblendingar eða arfblendnir.

 

Rannsóknir á DNA

James D. Watson og Francis Crick hlutu nóbelsverðlaunin árið 1962 fyrir að útskýra uppbyggingu DNA.  Rannsóknir á DNA hafa leitt til framfara t.d. með ræktun á nytjaplöntum og húsdýrum og ný lyf hafa verið fundin upp. DNA uppgötvaðist vegna vinnu Gregors Mendel seint á 19 öld.

 

 DNA

  • er grunnefni erfða og því eru upplýsingar sem þarf til að mynda lífveru og stjórna starfsemi hennar.  
  • er spírallaga  stórsameind úr Deoxýríbósakjarnsýru
  • geymir upplýsingar sem þarf til að búa til prótín
  • varðveitir allar erfðaupplýsingar frumna

 

Erfðaeiginleikar eru varðveittir í litningum

Litningar eru þráðlaga frumulíffæri í kjarna frumu

Í venjulegri líkamsfrumu eru litningarnir í pörum

Litningar skiptast í margar erfðaeiningar sem sem kallast gen.

Í hverju geni eru upplýsingar um myndun prótína.

DNA og prótínmyndun

Upplýsingarnar í DNA sameindunum eru tákanaðar með fjórum bókstöfum.  Röð bókstafanna felur í sér hvaða amínósýrur raðast saman í myndun mismunandi prótína.

Prótin geta m.a.verið byggingarefni, boðefni eða ensím

Gen eru misvirk í frumum og þess vegna eru frumugerðirnar misjafnar, en allar frumur í sama einstaklingi hafa sama DNA mengið.

 

Frá kynslóð til kynslóðar

Við stækkum vegna þess að frumurnar fjölga sér.  Við venjulega frumuskiptingu (mítósu) eftirmynda DNA sameindirnar sig sjálfar.

Við myndun kynfrumna skipta frumurnar sér með sérstakri skiptingu (meiósu) sem kallast rýriskipting.  Þá myndast frumur sem eru með helmingi færri litninga en móðurfruman.

Í okkur eru u.þ.b. 30.000 gen og raðast þau á 46 litninga í frumukjarna nær allra frumna líkamans. 

Kynfrumurnar eru undantekning með 23 litningar. Þegar kynfrumur sameinast við frjóvgun verður til okfruma með fullskipaðan fjölda litninga, (46 litninga; 23 úr eggfrumu móður og 23 úr sáðfrumu föður.)

Hvort genið um sig í genapari kallast samsæta því það er í sama sæti á samstæðum litningi.

Hver einstaklingur fær samstæðan litning frá hvoru foreldri.

Kynákvörðun: X- og Y-litningarnir ákvarða kyn einstaklingsins, þessir litningar kallast kynlitningar.

Allir karlar hafa XY litninga og allar konur XX.

 

Lögmál erfðanna.

Gen eru alltaf í pörum sem kallast genasamsætur

Annað genið er frá móður og hitt frá föður

Við samruna kynfrumna fá afkvæmin gen fyrir tiltekinn eiginleika frá sitt hvoru foreldrinu.

Gen fyrir tiltekinn eiginleika frá öðru foreldrinu er í tilteknu sæti á öðrum litningnum. 

Gen fyrir sama eiginleikann frá hinu foreldrinu er í sama sæti á hinum litningnum.

Eiginleikar, sem ráðast af ríkjandi geni, koma alltaf fram. Nægir að genið erfist frá öðru foreldrinu.

Eiginleikar sem ráðast af víkjandi geni, koma bara fram ef afkvæmið hefur fengið genið frá báðum foreldrum.

Lögmálið um aðskilnað segir að við rýriskiptingu skiljast samstæðir litningar að þannig að hver kynfruma fær aðeins aðra genasamsætu í hverju pari í hverju genasæti.

Lögmálið um óháða samröðun segir að hver genasamsæta erfist óháð öllum öðrum, nema þær séu á sama litningi.

Líkindi eru líkur á því að eitthvað gerist og er mikið notað í erfðafræði. 

Til þess að reikna þær út eru oft notaðar svokallaðar reitatöflur.

Svipgerð: er greinilegt, oftast sjáanlegt einkenni lífveru.  Hvernig arfgerðin kemur fram.

Arfgerð:  genauppbygging lífverunnar.  Hvaða gen hún er með til að stjórna einkennunum. Er hún arfhrein gagnvart eiginleikum (t.d. HH) eða arfblendin (Hh).

 

 

Arfgerð

svipgerð

 

SS

svört

Fyrstu þrjú dýrin hafa sömu svipgerð en ólíka arfgerð.

Ss

svört

sS

svört

ss

hvít

Síðasta dýrið hefur ólíka arfgerð og ólíka svipgerð en hin þrjú dýrin.

 

Arfgerð ræðst við frjóvgun, þegar sáðfruma rennur saman við eggfrumu.  Þessari arfgerð heldur einstaklingurinn út alla sína ævi, því við getur ekki skipt út genum og fengið ný.

Svipgerð er hinsvegar alltaf að breytast.

·          Húðlitur okkar dökknar þegar við förum til sólarlanda

·          Hárið lýsist á sumrin hjá sumum

·          Við stækkum er við eldumst og hrörnum að lokum

 

Starf gena er að gefa frumum líkamans skipanir um hvaða efni þær eigi að framleiða, hvernig og hvenær.

Fjölgena erfðir Flestir eiginleikar hjá hverjum einstaklingi ráðast af mörgum genasamsætum. 

Sumir eiginleikar lífvera byggjast líka á samspili milli gena og umhverfis.

Húðlitur ræðst til dæmis af samstarfi fjögurra genapara, hvert í sínu sæti á litningasamstæðu.

Mismunandi möguleikar á samsetningu þessara átta stöku gena leiða til allra þeirra mismunandi afbrigða af húðlit sem þekkjast hjá fólki.

 

Margfaldar genasamsætur: þá koma fleiri en tvær genasamsætur til greina í tilteknu sæti,

þ.e.samsætur þar sem fleiri en tvö gen koma til greina í sæti, þótt hver einstaklingur sé aðeins með tvö gen, eitt frá hvoru foreldri.

ABO blóðflokka manna eru dæmi um margfaldar genasamstæður.

Fólk greinist í A, B, AB eða O blóðflokk.

Þegar barn erfir A gen frá öðru foreldrinu og B gen frá hinu verður það í AB blóðflokki því að A og B genin eru jafnríkjandi.

Genin sem ákvaða A og B flokka ríkja bæði yfir O geninu.

O genið er því víkjandi.

Einstaklingur sem erfir O gen annars vegar og A gen hins vegar verður þess vegna með A blóð. Sá sem erfir O gen og B gen verður með B blóð.

 

 

Erfðagallar

 

Ef fjöldi litninga verður ekki réttur eftir frjóvgunina getur fósturvísirinn dáið eða afkvæmið orðið óeðlilegt á einhver hátt. Stundum kemur fyrir að villa leynist í byggingu gens sem erfist,  gölluð gen erfast á milli ættliða.

Erfðasjúkdómar stafa af gölluðum genum sem ganga að erfðum.  Heilbrigðir foreldrar geta eignast  afkvæmi með erfðasjúkdóm ef gallinn er á víkjandi geni.  Afkvæmið hefur þá fengið gallaða genið frá báðum foreldrum sínum.

            Dæmi um arfgenga sjúkdóma eða erfðasjúkdóma:

Marblæði

Sigðkornablóðleysi

Dreyrasýki

 

 

 

Óaðskilnaður samstæðra litninga

Einstaka sinnum mistekst aðskilnaður litningapara í rýriskiptingunni. Þegar slíkt gerist er talað um óaðskilnað litninga og hefur í för með sér að líkamsfrumur erfa ýmist fleiri eða færri litninga en eðlilegt er. T.d. downsheilkenni (þrístæða á 21. litningapari). Til að komast að erfðagöllum í tíma er hægt að framkæma legvatnsástungu.  Þá er örlítið af legvatni fjarlægt og frumur fóstursins rannsakað.

 

Kyntengdar erfðir

Allir karlar hafa XY litninga og allar konur XX.

·          X litningar bera m.a. gen sem ekki hafa neitt með kyneinkenni að gera.

·          Y litningar hafa aftur á móti fá ef nokkur gen sem stjórna ekki karlkyneinkennum.

Hvert gen— jafnvel víkjandi gen— sem er á X litningi ákvarðar eiginleika í karlmanni sem erfir genið. Það er vegna þess að það er ekkert samsvarandi gen á Y litningnum.

Slík gen kallast kyntengd gen og eiginleikarnir kyntengdir þar sem þeir erfast frá foreldrum til barna með kynlitningi.

Þar sem konur erfa tvo X litninga koma áhrif víkjandi gens á öðrum þeirra ekki fram ef ríkjandi samsætt gen er á hinum X litningnum.

Margir sjúkdómar eru vegna samspils erfða og umhverfis.  Þátt erfða annars vegar og umhverfis hins vegar er best að meta í einstaklingum sem hafa sömu eða svipaða erfðaeiginleika.  t.d. eineggja tvíburum.

Ef galli kemur fram í erfðaefninu er talað um stökkbreytingu.  Stökkbreyting í líkamsfrumum getur valdið krabbameini eða öðrum sjúkdómum.  Stökkbreytingar ganga því aðeins að erfðum að þær verði í kynfrumum.

 

Erfðatækni

 

Uppgötvanir á 20. öld

·          Kynlitningar:  Karlar XY og konur XX

·          Ófullkomið ríki:  Gen sem eru hvorki ríkjandi né víkjandi.

·          Litningakenningin:  Erfðaþættirnir eru í litningunum.

·          Stökkbreytingar:  Skyndilegar breytingar á eiginleikum vegna breytinga í einstökum genum eða heilum litningum. Stökkbreytingar í kynfrumum getur leitt til þess að breytingin berst til næstu kynslóðar.

 

Uppgötvanir á 21. öld

·          Erfðatækni: aðferð þar sem gen eða DNA-bútar frá einni lífveru eru fluttir í aðra.  Þar með eru komnar erfðabættar lífverur.

·          Genasplæsing bútur úr DNA keðju manns splæstur í DNA keðju annarrar lífveru.

·          Klónun – Einræktun

·          Framleiðsla insúlíns

·          Genalækningar þegar reynt er að flytja starfhæf gen inn í frumur sjúklings.

·          DNA- greiningar,

·          Genapróf og genakort.

·          Genabankar

·          Stofnfrumurannsóknir

Erfðafræði og matvæli

Kynbætur plantna og dýra byggjast á því að æxlað er saman einstaklingum með eiginleika sem menn vilja að komi fram hjá afkvæmunum.

Kynbætur og ræktun byggjast á því að erfðafræðilegur breytileiki sé mikill, t.d. að plöntutegundir búi yfir mörgum og mismunandi eiginleikum.

Genafjölbreytileiki er varðveittur í genabönkum.

Getum búið til lífverur með algerlega nýja eiginleika.

 

Þróun lífsins

Þróunin

Steingerfingar eru ummerki dauðra lífvera