Manual Biologie

7/11/2019 Manual Biologie

http://slidepdf.com/reader/full/manual-biologie-55a74e709a16d 1/134

m a n u a l p e n t r u c l a s a a A a

XII

Stelica ENE

Gabriela BREBENEL

Elena Emilia IANCU

BIOLOGIEMinisterul

Educatiei,• t 1

Cercetarii

si

Tineretului

E d i t u r a

G I M N A S I I M



C l J P R l N S

Capitolul I. GENETICA / 5

1.1 GENETiCff MOLECULfiRfl / 51 . G enc t i ca m olecu la ra - s t i i n t a v i i t o ru lu i / 5i *

1.1. Genetica-trecut, prezent, perspective / 5

2. Acizii nucleici-struetura si functii / 8•> ^

2.1. Rolul si structura acizilo r nucleici / 8 ‘

2.2. ADN-spirala vietii /13

LP. Modelarea structurii dublu catenare a ADN /18

2.3. Struetura si tipurile de ARN /19

2.4. Functia autocatalitica si heterocatalitica / 22

3. Organizarea inaterialului genetic / 29

3.1. Materialul genetic la virusuri si pro ear iote /29

3.2* Matcrialul genetic la eucariote / 32

L.P. Evidentierea cromozomilor uriasi la Drosophila melanog aster /35

L.P. Evidentierea cromozomilor prin metoda rapida de colorare cu solutie

carmin-acetica/35

3.3. * Genomica / 36

4. Reglajul genetic/40

4.1. * Reglajul genetic la procariote/40

4.2. Reglajul genetic la eucariote / 44

Evaluare / 48

I..2. Gencti ca umana / 50

1. Genomul uman /' 50

^ 1 . 1 . Complementul cromozomial uman / 50

L.P. Analiza de cariotip / 54

L.P. * Evidentierea crom atinei sexuale la om / 56

2 . Caractere fenotipice umane / 57

^ 2 .1 . Determinismul genetic al caracterelor fenotipice umane / 51

L.P. Stabilirea spectrului genetic individual / 62

3. Diversitatea genetica umana / 63

3.1. Genetica raselor umane / 63

4. Mutagcncza si teratogcneza / 6 6

^ 4 . 1 . Mutagenezasi teratogcneza umana 66

4.2. Anomalii cromozom iale asociate cancerului uman / 73

3



5. Imunogenetica / 76

5.1, Antigens. Alergii. Anticorpi / 76

6 . Consideratii biocticc in genetica umana / 81

6 .1. Domenii de aplicabilitate in genctica umana / 8 1

Evaluare / 85

Capitolul II. ECOLOGIA UMANA / 89

1 . P a r t i cu la r i t a t i l e ecos i s t em elo r an t rop iza t e / 89

1.1. Particularitati ale biotopului si biogenezei in ecosistemele antropizate / 89

L.P. * Investigarea sistem elora ntro piza te/94

L.P. Analiza factorilor abiotici / 96

L.P. Determ inates structurii trofice in ecosistemele antropizate / 99

1.2. * Particularitati ale fluxului de materie si energie in ecosistemele« « c

antropizate / 1 0 1

2. * Structura si dinamica populatiilor umane /10 5

2.1. Stmctura si dinamica populatiilor umane /105

L.P. * Analize statistice ale structurii si dinamicii populatiilor / 110

3. ImpactuI antropic asupra eeosistemelor naturale /11 4

3.1. ImpactuI antropic asupra ecosistemelor naturale /114

L.P. Evidentierea impactului antropic asupra ecosistemelor / 119

4. Efectele deteriorarii ecosistem elor asupra sanatatii umane /120

4.1. Efectele deteriorarii ecosistem elor asupra sanatatii umane /12 0

5. Conservarea resurselor naturale si a biodiversitatii /12 6

5.1. Conservarea resurselor naturale si a biodiversitatii /126

6 . * Dezvoltarea durabila / 131

6.1. Dezvoltarea durabila /131

Evaluare/134

Bibliografie / 136

Sola: Temele evidentiate cu (*) sunt siudiuie la clasele cu 2-3 ore/ saptamdna.

4



1.1. GENETICA MOLECULAR#

i G E N E T I C A M O L E C U L A R A

t n n r r A a v i i t o r u l u i

Gtntlieo - trccut, prtzcnl, perspective

Gregor Mendel - Teor ia factor i lor e r e d i t a r i

Primul oin de stiinta care a inteles ca trasaturile

ereditare nu se transmit direct de la mama si de la tata, la

copii, ci indirect prin intermediul factorilor ereditari (denumiti

mai tarziu gene), a fost Gregor Mendel (fig. 1).

Mendel a experimentat in mod deosebit pe mazare

(Pisum sativum ) , p lanta care se reproduce pr in

autopolenizare (autogamie). Pentru aceste cercetari, el a ales

soiuri care aveau caractere distincte (contrastante) si

constante, efectuand numeroase hibridari, prin polenizare

artificiala si incrucisata ai *

plantelor,

R e a m i n t i t i - v a

experientele de mono-hibridare si dihibridare

efectuate de Mendel /

Meritul lui Mendel

a fost introducerea notiunii

de factor ere ditar - un

corpuscul de natura

m ate r ia l s loca l iza t in

nucleul celular. Mendel a

analizat statistic rezultateleincrucisarilor. determinand

cu precizie frecventa cu

Sfi ne reamintim !

Genetica este stiinta ereditatii% y »

si a va riab ili tati i- laturi

inse para ble ale proceselor vietii.

Ereditatea este proprietateafundamentals a vietuitoarelor care

asigura transmiterea cu fidelitate

a t rasa tu r i lo r morfo log ice ,

fiziologice, de comportament,

adica a caracterelor ereditare, de

la par in t i la desccndenti .

Ereditatea are astfel un caracter

stabilizator, care asigura legatura

organica dintre generatii.Variabilitatea este forma de

manifestare a diversi tatii lumii vii.

Este proprietatea urmasilor de a

se deosebi de parinti cat si de frati,

astfel meat fiecare individ este un

unicat.

Trasaturile care se transmit

constant, cu mare fidelitate, de-a

lungul generatii lor dc la parinti iadescendenti se numesc caractere

ereditare.



care apar diferitele tipuri de caracteristici, nu numai in prim a generatie filiala ci si in a doua si a treia

generatie.

Organismele in care factorii ereditari pereche sunt de acelasi fel se numesc homozigote (bob

neted AA, bob zbarcit aa), iar cei in care factorii ereditari pereche sunt diferiti, se numesc heterozigote

(Aa).

La indivizii heterozigoti se manifesta doar unul din caractere si anume cel dominant (A) iar celrecesiv (a) ramanc in stare ascunsa. Conditia ca un caracter recesiv sa se manifeste este aceea ca

faetorul ereditar ce detennina acest caractcr sa fie in dublu exemplar (aa). Mendel a deseoperit deosebirea

dintre structura genetica a organismelor, numita ulterior genotip si infatisarea organ ismelor, numita

ulterior fenotip (rezultatul interactiunii d intre genotip si mediul de viata).

Studiul modului cum se comporta in descendenta h ibrizii rezultati in urma monohibridarii si

dihibridarii 1-a condus pe Mendel la formularea teorieifactorilor ereditari descoperind legile ereditatii.

1. Legea puritatii gametilor :gametii sunt totdeauna puri din punct de vedere genetic indiferent

ca provin din indivizi heterozigoti sau homozigoti deoarece contin numai unul din factorii ereditari

pereche.2. Legea segregarii independente aperechilor de caractere. Prin combinarea probab ilistic^ a

gametilor indivizilor din prima generatie F,, apare in generatia a doua F^ fenomenul segregarii

caractere lor. Conform acestei legi fiecare pereche de factori ereditari segrega independent de alte

perechi de factori ereditari. Rapoilul de segregare in F 2 este de 3D : Ir pentru fiecare pereche de

factori ereditari iar, in cazul a doua pcrechi de caractere raportul dc segregare este de 9:3:3:1

(dihibridare).

Mendel dev ine astfel fondatorul geneticii ca stiinta, iar anul 1865 - anul publicarii rezulta telor

experientelor sale reprezinta anul aparitiei uneia dintre cele mai tinere si fascinante stiinte.

Contemporanii nu 1-au inteles pe Mendel. Cand acesta a murit. a fost onorat pentru functiile

sale sociale, dar ignorat pentru opera sa. In anul 1900 trei mari cercetatori - botanisti europeni: Hugo

de Vries, Carl Correns si Erich Tschermak, in urma unor experience efectuate independent unul de

altul, uimiti de regularitatea matematica a aparitiei unor caractere la urmasi, s-au grabit sa-si publice

rezultatele. Impecabilele lor lucrari nu mai constituiau piioritati, ci doar confinnai’ea cercetarilor efectuate

cu aproape 35 dc ani in urma de Gregor Mendel.

Th. Morgan - Teoria croxnozonaiala a ereditatii

Mendel nu dispunea nici de cunostintc citologiee. nici de mijloaee tehnice care sa-i pernrita

detectarea factorilor ereditari.Odata cu dezvoltarea unor noi ramuri ale biologiei (citologia - stiinta care se ocupa cu studiul

celulei) se descopera cromozomii si ulterior rolul lor in transmiterea caracterelor ereditare.

La inceputul secolului al XX-lea, Thomas Hunt Morgan (fig.2) a demonstrat ca factorii ereditari,

numitigene. sunt localizati in cronuKomi. Th. H. Morgan - laureat al premiului Nobel, si echipa de

cercetatori de la Univcrsitatea Columbia au elaborat teoria cromozontiala a ereditatii. Ca urmare

apare o noua stiinta, citowenetica. care stud iaza ereditatea la nivel celular. Tezele acestci teorii sunt

uiTnatoarele:

I. Pentru fiecare caracter exists cel putin o gemu iar fiecare gcna ocupa un anum it loe (locus -

loci) in cromozom. Gene lesu ntd ispu sein cadrul caimozomului intr-oanumitasuccesiunc: dispunerea lineara a gene tor in cromozomi;

6



2. Genele localizate in acelasi cromozom au tendinta de a se* •

transmite impreunS la dcscendenti (linkage): trammiterea inlantuita

a genelor dispuse in acelasi cromozom;

3. Intre cromozomii perechi se pot realiza schimburi reciproce

de fragmente de ADN (crossing-over): schitnbul reciproc de gene

intre cromozomii omologi.

Rezultatele obtinute prin experience realizate pe Drosophila

melanogaster , i-au dat o mare satisfac tie lui Morgan deoarece, pe

de o parte confirma teoria sa dupa care genele se transmit inlantuit si,

in acelasi timp, ofereau o excep tie fenomenul de crossing-over, ce

facea ca teoria lor ereditara sa poata e xplica si aparitia diversitatii in

natura.

Catre anul 1933 Morgan si colaboratorii sai au alcatuit deja

primele ”harticromozomiale*.

Aciz i i nucfe ic i in centra l atent ie i

In anul 1928, medicul eng lez F Griffith a deseoperit un fenomen de o foarte mare importanta

- transformarea genetica - caruia nu a reusit sa-i dea o explicatie foarte clara la momentul respectiv,

dar care va deveni una din metodele ingineriei genetice, de transfer de gene de la o specie la alta.

In 1944 se publica rezultatele unei experien te cruciale in biologie. O. T. Avery, C. McLeod si

M. McCarty, continuand experientele doctorului Griffithsdescopera ca ADN-ul extras din pneumococi

III S transform apneum ococii II R in pneumococi III S, deci ADNeste misteriosulfactor transformator

al doctorului Griffith.

Ideea ca ADN este purtatoru! informatiei ereditare a fost confirmata de multe alte experiente de

transformare genetica efectuatc pe bacterii, plante si animate../. Watson si F. Crick anunta in 1953 ca au reusit, cu ajutorul razelor Roentgen, sa descopcre

structura macromolecuiei ADN. M odetul lor este confirmat de M. Wilkinssi toti trei vor fi distinsi cu%

premiul Nobel pentru medicina si biologie (1962),

Modelul structurii bicatenare a AD N-ulu i este cea mai mare descoperire din secolul al XX-lea

in domeniul biologiei.

Daca in epoca aparitiei geneticii ca stiinta, la inceputul secolului al XX-lea, factorii ereditari

mendclieni erau inca nistc unitati ipote tice deduse pe baza unor calcule statistico matem atice, in

epoca noastra, cu ajutorul metodelor m oderne de in ves tigate s-a patruns tot mai adanc in intimitatea

mecanismului ereditar.S-au tacut progrese in studiul bazelo r biochimice ale ereditatii, ale codului si reglajului genetic,

in cunoasterea procesului mutagen dar si in domeniul geneticii populatiilor. A luat astfel nastertgenetica

moleculara,care studiaza ereditatea la ni vel bio ch im ic/i ind cea mai tanara si mai moderna ramura a

geneticii.

Caracteristic pentru epoca actuala de dezvoltare a geneticii moleculare este imbinarea armonioasa

a cercetarii fundamentale cu cea aplicativa, fenomen care a facut posibila dezvoltarea medicinii,

agriculturii, zootehnici, industriei fermentative, etc. ce due la rezolvarea unor probiem c fundamentale

aleumanitatii.

Inzestrata cu o forta extraordinara de a putea sa schimbe ’’natura biologica“ , genetica viitoruluipoate ti asemanata cu energia atomica. Dcp indc de intelepciunea omului dc a sti sa foloseasca aceasta

forta in interesul sau in dctrimcntul sau.

7



1 f tet inet i !» r

• Anul 1865 - Johan Mendel, nu m it dupa calugarie Gre gor Men del, publica luerarea

’'Experiente asupra hibrizilor la plante“ , in care sunt redate experientele de hibridare la mazare si

formu late primele legi ale ereditatii. G rego r Mendel pune bazele celei mai fertile dintre stiintele

biologice ale secolului XX - genetica clasica.

Anul 1900 - a insemnat actul de nas tere al geneticii ca stiinta, cand cei trei cercetatori

europeni au readus la lumina legile lui Mendel.

Anul 1909 - Johansen propune term enul de gena notiunii de factor ereditar.

Anul 1910 - Th. H. Morgan elaboreaza teoria cromo zomiala a ereditatii si pune bazele

citogeneticii.

Anul 1944 - O. T. Avery si colaboratorii au dovedit ca ADN este substratul ereditatii.

Anul 1953 - J. D. Watson si F. H. Crick au propu s modelul de structu re bicaten ara a ADN*

1. Precizati trei momente decis ive din istoria geneticii motivand alegerea voastra.

2. Imaginati m odele de transmitere a genelor folosind d oua seturi identice de carti de joc.

Puteti avea in vedere 1, 2 ,. .. X caractere.

3. Defmiti urmatoarele notiuni pe baza cunostintelor din clasa a IX-a: ereditate, variabilitate,

genotip, fenotip, homozigot, heterozigot, cromozomi, eariotip, recombinare genetica.

2HCIZII NUCLEICI - STRUCTURESI FUNCTII

f f lRolul si structure ocizilor nucleic!

M ist er loau l f ac t or t ran i fo rmat or a l doct oru lu i Gr i f f i t h

Sfi ne reaminfim !

Acizii nucleici au un rol deosebit

de impo rtant in depozitarea informatiei

genet ice , e i f i ind pur tS tor i i

caracterelor ereditare.

In 1928, bacteriologul englezJ. Griffith comunica laCambridge o experienta extrem de ciudata. Lucra de la un

timp cu pneumococi, tipul 11 si 11 1, care se deosebesc intre

ele prin caracteristici biochimice usor detectabile. De

asemenea, avea unele eprubete cu culturi virulente, care

provoaca moartea soarecilor folositi in experiente si alte

eprubete cu culturi de pneumococi blanzi'\ are nu omorau

soarecii. Pe medii decultura, pncumococii virulenti formau

colonii mici, netede, de forma ”S“ (”SUde la smooth = neted). Cei nevirulenti formau colonii zbarcite

la suprafata, de form a ”R i4 (rough = aspru).

Griffith a facut doua suspensii de m icrobi:

a) prima continea pneumococi II R neviru lenti;

b) a doua continea pneum ococi III S, virulenti.

8



s Pneumococinevirulenti

s 9 ! Pneumococi

virulent!

Pneumococivirulenti

prin c;

Pneumococi nevirulenti si virulenti-

omorati prinira

aoaroceletraleste

soarecelomoar*

soareceletraieste

soerecetemoare

Fig. 3 • E xpe rime ntele lui Griffith

El nu dorea sa ucida animalele, ci

sa prepare un vaccin. Pentru aceasta a

omorat prin caldura microbii din suspensia

b., apoi a inoculat ambele suspensii unui

lot de soa red albi de laborator si a asteptat.

Spre surprinderea lui Griffith ,

marea majoritate a soareeilor au murit, desi

prima suspensie le adusese microbi vii darnepericulosi, iar a doua numai resturile

microbilor virulenti. (fig. 3)

Contrariat la cuime, cercetatorul a

repetat experienta dc mai multe ori cu

acelasi rezultat. Pentru a vedea ce microb*

a omorat so ared i, el a insamantat pe medii

de cultura sange din cordul soareeilor

morti. A cons tatat ca pe medii crescusera

si se inm ultisera pn eum ococi de tip 111 S virulenti, pe care Griffith ii stia morti si verificase ca suntmorti,

Singura expl icate a fenomenului era ca de la cadavrele pneumococilor 111 S a trecu t "ceva" in

celulele pneumo cocilor II R pe care i-a transfo rma t in pneum ococi III S virulenti.

Acel ”ceva “continea inform atia ereditara care, odata ajunsa in noul organism, a functionat si

a fost transmisa urmasilor.

St ru ct u re ch imica a ac i t i lo r nu c le ic i

Acizii nucleici sunt substante chimice macromoleculare, care reprezinta cei mai lungi polimeri

din lumea vie.Pentru ca unitati le structurale ale acizilor nucleici - monomerii - se numesc nucleotide, atunci

putem spune ca macrom oleculele acizi lor nucleici sunt polinucleotide.

O nucleotida este alcatuita din trei componen te (fig.4)

a) o baza azotatd;

b) un zahar (o pentoza);

c) un acidfosforic. (P).

Exista doua categorii de acizi nucleici a caror denumire deriva de la tipul de zahar pentozie pe

eare il contin nuc leotide le lor si care poate fi dezoxiriboza - D si riboza -R (fig.5). Se deosebesc astfel:

- ADN - acidul dezoxiribonucleic, a carei macromolecula prezinta doua catene (lanturi)

polinucleotidice;

- ARN - acidul ribonucleic, a carei molecula prezinta de obicei o singura catena polinucleotidica.

Din cele trei componen te ale nucleotidelor, doar bazele azotate confera specificitate in cadrul

fenomenului ereditar deoarece, pentozele si radicalul fosforic sunt comune tuturor macromo leculelor

HO-SCH

Fic. 5 • Riboza si dezoxiriboza

9



Ia d e n i n A GUANINA

l ibt. 7 • Bay e pu rin icc : a) Ad en ina ; l») G ua ni naL

Pig. 6 • Nuclei*I purinic

Fig.8 * Nucleul pirimidiuic

NH-

T I M I N A URACIL

i nFig. 9 ♦ Baze pi rim idi nice

5‘fosfat

L.e|»5luj‘iIbsfodicstctice

o - - O - C H

0

.Vhidroxil

H H'

OH H

Fig. 10 • Legaturi fosfodiesterice t

de ADN din lumea vie. Bazele azotate din

macromolecula acizilor nucleici sunt de doua

tipuri: purinicc si pirimidinice. Bazele azotate

purinice au ca element esential doua cicluri

condensate insumand 5 atomi de carbon (C) si 4

atomi de azot (N)(fig. 6 ). Hie sunt adenina - A si

guanina - G(fig.7). Bazele pirimidinice au un

singur ciclu cu 4 atomi de carbon (C) si doi atomi

de (N) (fig.8 ). Ele sunt: timina -T, citozina - C si

uracilul -U ( f ig .9 ) . In t re nuc leo t ide le

macromoleculelor de acizi nucleici sc stabilesc

legaturi intracatenare si intercatenare.

a.Legaturile dintre nucleotide in cadrulmonocatenei sau lantului polinucleotidic

intracatenare - sunt legatur i covalente ,

fosfodiesterice pe care le realizeaza radicalul fosfat

(P) cu pentozele intre al treilea carbon (C,) al

pentozei unui nucleotid si al cincilea carbon (Cs)

al pentozei nucleo tidului urm ator (fig. 10). Atat in

ADN cat si in ARN in cadrul structurii primate

(monocatenare) nucleotidele alcatuiesc, prin

radicalii lor glu cidofo sfo rici, un adevarat scheletsau coloana de care sunt legate bazele azotate

(fig. 11)

10



b. Legaturile dintre nucleotide apartinand celo rdoua catene

polinucleotidice intercatenare - se realizeaza intre bazele azotate

purinice si cele pirimidinice. Acestea sunt legaturi de hidrogen,

de slaba cncrgie. Ceea ce este cu adevarat uim itor in ”mo delul“

prezentat de Watson si Crick in 1953 privind structure ADN.

este faptul ca bazele purinice si cele pirimidinice sunt plasa te in

molecula de ADN intr-un mod foarte precis. Totdeauna adenina

este legata de timina prin legaturi duble, iar citozin a este legata

de guanina prin legaturi triple (fig. 1 2 ):

A = T T = A C=G G=C

A fost stabilita astfel legea complementaritatii bazelor

azotate care evidentiaza ca intr-o m olecula de ADN bicatenar

(formata din doua catene) bazele azotate se imperecheaza

specific. Acelasi lucru se intampla si in cazul in care ARN-ul

este bicatenar cu o singura exceptie: timina este inlocuita cu

uracilul:

A = U U = A C=G G=C

Observam ca exista 4 tipuri de nucleotide corespunzatoare

celor 4 baze azotate caracteristice fiecarui tip de acid nueleic(fig.

13):

In ADN: In ARN:

P - D - A ; P - R - A ;

P - D - G ; P - R - G ;

P - D - C ; P - R - C ;

P - D - T . P - R - U .

Aceste 4 tipuri dc nucleotide sunt ech ivalente cu 4 litereale unui alfabet. Alfabctul folosit de "mana evolutiei“, pentru a

scrie o atat de vasta informatie ereditara pe ADN, pare extrem

de sarac la o prima vedere -A, T, G, C, dar in realitate posibilitatile

de codificare biochimica si deci de realizare de seturi diferite de

Fig. 11 • I,an t po lim ielc otid ic ■

Fig. 12 • Pun ti dc h idrog en f f

ARN

Adenina ^

Guanina ^

WH O M

Uracil

Grupare ^

Baza azotata

OH OHRiboza

Baza azotata

Grupare Hfosfat

OH HDezoxiriboza

Fig. 13 • Nucleotide cu h a/e pu rinice si pirimidinice

11



informatie ereditara sunt teoretic infinite. Stiind ca in mod normal secventa de nucleotide a

macromoleculelor de acizi nucleici biologic active au ca limita inferioara circa 3000 nucleotide, ajungand

la limite superioare de ordinul de sute de mii de milioane de nucleotide, ne putem expliea enormul

potential de cod ificare pe care il poseda acizii nucleici. La aceasta se adauga si faptul ca uniunile de

tipul A - T si C - G:

a.pot sa altemeze;

b.pot sa se repete de 2, 3 ori;

c.pot sa altemeze inversat A - T, urm at de T A.Cu cat sistemul are mai multe com ponente si acestea sunt mai diferentiate, informatia este mai

bogata si mai complexa.

Rolul acizilor nucleici

1. Acizii nucleici reprezinta substratul ereditatii. Ei auinscrisa, sub forma de codificare biochimica

informatia ereditara in catena polinucleatidica.

2. Acizii nucleici asigura totodata transmiterea informatiei genetice de la o generatie la alta.

Transmiterea informatiei ereditare, de la celula mama la celulele fiice, se realizeaza in cursul procesului

de diviziune celulara.

I f t el inet i !r f

« Acizii nucleici reprezin ta cei mai lungi polime ri din lum ea vie.

In organizarea si functionarea materialului ereditar, complementaritatea bazelor azotate este proprietatea

esentiala.

* Secve ntionalizarea bazelor azotate de-a lungul catenelor m acromo leculelor acizilor nucleici duce la cresterea

posibilitatilor de inscriere a informatiilor ereditare.

I APUCbTU

1. Asociati elementele din cele dou3 coloane:

/. Nucleotide II. Acizi nucleici

1. A-D-P A. ADN

2. A-R-P B. ARN

3. T-D-P

4. T-R-P

5. U-D-P

6 . U-R-P

I. Legaturi intre nucleotide II. Substante implicate intre aceste legaturi

A. Legaturi duble de hidrogen

B. Legaturi triple de hidrogen

C. Legaturi esterice

1. Adenina si timina'•5

2. Citozina si guan ina

3. Adenina si uracil

4. Radical fosfat si pentoza

2. Urmatoarele afirmatii despre adenina sunt adevarate cu exceptia:

A. Este o baza azotata purinica.

B. Are doua cicluri co ndensate insum and 5 atomi de carbon si 4 de azot.

C. Este prezenta in ADN si in ARN.

D. Este complementary cu uracilul si timina.

E. Are un singur ciclu cu 4 atomi de carbon si 2 de azot.

12



3. Macromoleculele de ADN si ARN au urmatoarele asemanari cu o exceptie:

A. Se num esc polinucleotide deo arece contin mai multe unitati numite nucleotide;

B. In nucleotidele celor doi acizi nucleici se afla 3 tipuri de baze azotate: adenina, citozina,

guanina;

C. Nucleotidele de ADN si ARN contin pentoze (un zahar cu 5 atomi de carbon);

D. Nucleo tidele sunt legate prin legaturi electrostatice de hidrogen;

E. Nucleotidele sunt legate prin legaturi esterice.4. Explicate care sunt factorii care due la cresterea posibilitatilor deinscriere a informatiilor

ereditare si macromolecula acizilor nucleici.

ADN - s^lreSo vlcti! ——i i n — mar t i i m h t m m — mi ok— t i » a

----------------------------------------------------------------------------------------------------_ --------------- -

Sfi ne reamintim !

Sintetizand datele acumulate in literature de specialitate cu cele obtinute in urma experientclorproprii, in anul 1953 Watson si Crick au propus mode lul de structura bicatenara a ADN .

S t r u c t u r a p r l m a r a s i secu ndara a ADN

ADN se prezinta ca o substanta

macromoleculara bicatenara alcatuita din doua

catene polinucleotidice, rasucite helicoidal, in

jurul unui ax comun. Dis t ingem in

macrom olecula de ADN 2 structuri (fig. 14):

a. Structura primara monocatenara

este data de secventa de nucleotide dintr-o

catena care exprima modalitatea de incifrare,

de inscriere sub forma codificata biochimic, a

informatiei ereditare.

b. Structura secundara este data de

structura bicatenara dubla helicata. Diametrul

dublului helix este de 2 nm ( 2 0 A) avand unpas (spira) de 3,4 nm (34 A). Fiecare spira a

dublului helix ADN cuprinde 10 nucleotide

(fig. 15).

Cele doua lanturi polinucleotidice sunt

antiparalele, adica la unul dintre ele, legaturile

fosfodiesterice se realizeaza intre C 3 al

dezoxir ibozei unei nucleot ide s i C. a l■» }nucleotidci urmatoare, pe cand la nivelul

celuilalt lant polinucleotidic, legaturilefosfodiesterice se realizeaza invers: C$+ Ci

Fig. 14 • S tru ctu ra molcculci de ADN

F r a g m e n t d ec r o m o z o m

b a c t e r i a n f o r m a t

d in 2 ca t en erasu c i t e e l i co ida l

F ragm ent d in m olecu la ADN

cele 2 catene complementare

sun t rasuc ite elicoidal

detaliu

perechi de

baze pom-

seheletul zah^r - fosfat

detaikJ

Molecula ADN:

2 catene antiparalele

si complementare

Adenina este mereu

legata de timing si

guanina de citozina

1 lant = o catena

p o l i n u c l e o t i d i c a

1 la n t = o c a te n i

p o l i n u c l e o t i d i c e

13



Fig. 15 • Structura

secundarS a ADN

Punte de hidrogen Baza azotata

Dezoxiriboza

h 2c

\

0 ^ \ ^o

N e

° N

HjC \

ADN(bicatenar)

Fig. 16 * S tru ctu ra chimica a ADN

Im perecherea in tre bazele azota te are la baza pr inc . r .

complementaritatii, cel mai de seama in organizarea si functionary

matcrialului genetic ereditar. Astfel adenina (A) este complementara

timinei (T), iar guanina (G) este complementara citozinei (C).

lmperecherile de baze se realizeaza prin intermediul unor punti de

hidrogen: doua intre adenina si timina (A = T) si trei intre guanina si

citozina (C =G )• Legaturile de hidrogen se formeaza si se dezorganizeaza

cu usurinta fara sa necesite surse energetice speciale. Acest fapt explicamodul in care se desfasoara replicarea ADN, transcrierea informatiei din

ADN sau repararea ADN etc,

Structura bicatenara a ADN prezinta de regula o m are stabilitate

fizica. Ea este asigurataastfe l:

a. pe verticala, de puntile fosfodiesterice intracatenare;

b. pe orizonta la, de puntile de hidrogen intercatenare.

Caracteristicile structurale finale ale ADN dublu catenar sunt dictate

insa de moleculele de dezoxiriboza (D) care se aseaza, cu oxigenul inelului

orientat in sus, in cadrul unei catene si orientat in jos , in cadrul cateneicomplementare(fig. 16)

Din cauza acestui aranjament opus al moleculelor de dezoxiriboza

in cele doua catene, si deoarece dezoxiriboza se leaga la o pozitie

excentrica a bazei azotate, intreaga molecula de ADN

este obligata sa se rasuceasca, sa se spiralizeze, rezultand

nu o structura dreapta bicatenara ci una spiralata - dublu

helix, in care fiecare pereche su ccesiva de baze azotate

se intoarce cu 36° in directia acelor de ceasomic (rasucire

dextrogira), iar dublul helix face un tur comple t de 360°la fiecare 1 0 percchi de baze.

Datorita structurii bicatenare,macromolccula de

ADN poate suferi fenomene de denaturare-renaturare

si replicare(autoco piere).

Denaturarea -renaturarea ADN

Prin incalzirca unei solutii in care se afla ADN ,

cele doua catene complem entare se despart si ADN-ul

devine monocatenar. Daca solutia este racita brusc ,i j

ADN-ul ramane monocatenar ADN denaturat iar,

daca se raceste trcptat, cele doua catene se atrag datorita

complementaritatii bazelor azotate si ADN-ul isi reface

structura dublu-caten ara -AD N renaturat (fig. 17).

Amestecand monocatcne ADN de la specii

diferite se formeaza prin renaturare partiala hibrizi

moleculari.

Procedeul este folosit de oamenii de stiinta in

studiul relatiilor filogenetice dintre specii.Speciile

inrudite au temperaturi apropiate de denaturare a ADN

si realizeaza o renaturare rapida si de mari proportii cand*

14



2

—

—incalzire

—

------------------------------- *

f

1

1

ADN

bicatenar

ADN

monocatenar

1Fig. 17> Den aturarca - rcn aturare a ADN

bifurcatie dereplicare: separarealanturilor prin ruperea

legaturilor de hidrogen

li se amesteca monoca tenele deo are ce , secvente le polinucleotidice sunt identice pe mari portiuni. De

exemplu, procentul de renaturare intre monocatenele ADN de la om si de la maimute este de 75%, pe

cand intre monocatene ADN de om si soarece este de numai 25%.

Replicarea (autocopierea) ADN

Este stiut faptul ca de miliarde de ani ADN-ul

se imparte si se tot imparte numarului imens a miliarde

de generatii de celule. Cum se face ca ADN-ul nu se

epuizeaza in procesul diviziunii celulare? Raspunsul

este replicatia (autocopierea) ADN. Deoarece ADN

contine informatia genetica a celulei, sinteza sa este

unul din cele mai importante evenimente din viata

acesteia. Sinteza ADN, care se realizeaza prin

interventia unui complex aparat enzimatic, este oreactie de tip replicativ si este unicul caz din lumea

biomoleculelor in care o substanta isi dirijeaza propria

sinteza.

Modelul de s t ructura b icatenara a ADN

sugereaza modul in care poate avea loc sinteza de ADN

inaintea procesului de diviziune celulara:

• In principiu, modelul adm ite realizarea unei

denaturari fiziologice progresive a macromoleculei

bicatenare de ADN, prin desfacerea legaturilor dehidrogen. In acest proces intervin mai multe enzime,

Ele actioneaza precum cursorul unui fermoar,

despartind cele doua catene. Separarea este treptata,

poniita din punctul de initiere si se continua progresiv

spre un punct terminus, Astfel, in plin proces de

replicare, macromolecula de ADN capata forma literei

MY“ . Punctul de ram ificare a macromolecu lei de ADN

se num este bifurcatie de replicare (fig. 18). D esfacerea

legaturilor progreseaza pana la celalalt capat albiomoleculei helicoidale. Ar urma sa apara doua catene polinucleotidice izolate, ceea ce nu se intampla

deoarece, pe masura ce spirala se desfa ce si procesul avanseaza, incepe refacerea ei.

Fig. 18 » Schcina repiicatiei ADN

15



Prin ruperea puntilor de

hidrogen, macromolecula de

ADN se separa in cele doua

catene complementare

Nucleotidele l ibere din

citoplasm£ se ataseaza pe

baza de complementaritate

de catenele vechi.

Au rezultat doua macromolecule

de ADN bicatenar, fiecare avand o

catena veche (care a avut rolul de

model) si o qatenS nou sintetteatg.

Fig. 19 • Rcp licarea ADN dup£ modelul semiconserv ativ

• Prin desfacerea puntilor de hidrogen se separa cele doua catene complem entare ale dublului

helix si ca urmare nucleotidele lor raman expuse cu gruparile chim ice libere.

• Dezoxiribonucleotidele libere din citoplasma celulara se pot asocia succesiv, pe baza decomplem entaritate, cu cele incadrate deja in monocatenele ADN, ce joaca, in acest fel, rol de matrita.

In acelasi timp intre doua nucleotide aliniate suecesiv se realizeaza legatura ehimica covalenta,

fosfodiesterica ce uneste grupul 3' OH al primei nucleotide cu 5' fosfatul celei dc-a 2-a nucleotide.

rezultand cate o catena polinucleotidica noua. Catenele replica raman

atasate prin punti de hidrogen de catenele matrita.

• Rezulta 2 molecule fiice de ADN, identice cu cea initiala,

care vor fi repartizate in cele doua celule fiice in timpul diviziunii.

Fiecare molecula de ADN confine o catena veche - matrita si una

nou sintetizata. Se poate spune astfel ca replicarea macromoleculeide AD N are loc dupa mo delu l ’’sem ico nse rva tiv44, adica fiecare

molecula fiica de ADN mosteneste doar una din cele 2 catene ale

moleculei paren tale initiate, de ADN (fig. 19).

Tipuri de ADN

Modelul clasic de ADN, propus de Watson si Crick este

caracteristic zonelor cu eucrom atina si reprezinta tipul B de ADN

(fig. 2 0 ).

In forma B, dublul helix ADN are rasucire dextrala si 10

perechi de baze per tur: un tur complet al helixului are 34 A, iarinclinatia fata de orizontala planului pe rechilor de baze este zero.

In alte conditii, macromolecula dublu-catenara de ADN se

poate afla si sub alte forme structurale: tipul A si tipul Z.

16



Forma A a duplexului ADN arc ,de asemenea, rasucire dextrala si 11 perechi de baze/tur dc

helix : pasul helixului are 28 A iar perechea de baze azotate are o inclinatie de 2 0 ° fata de orizontala.

Forma Z prezinta seheletnl glucido-fosforic sub forma de zig -za g; are rasucire spre stanga,cu

1 2 perechi de nucleotide /turde helix.

Tipuri de ADN Rotatia moleculei Perechi baze/pas elice Diametrul molecutei(A)

A Dreapta 11 23

B Dreapta 1 0 2 0

Z Stanga 1 2 18

| Retineti !■ »

Replicarca ADN este unica reactie in Univers, in care o molecula preexisten ta serveste drept

model pentru sinteza a doua molecule fiice identice. Ea este posibila datorita structurii bicatenare

a macromoleculei de ADN.

| / (P LI Ch JI I

1. Cele doua catene ale moleculei de ADN sunt complementare deoarece:

A. Sunt opuse

B. O baza purinica dintr-o catena se leaga cu o baz5 pirimidinica din cealalta catena

C. Cele doua catene sunt antiparalele

D. Exista legaturi esterice putem ice intre cele doua catene

E. Legaturile electrostatice se desfac usor

2. Rcplicatia - autocopierea:A. Are loc cand celula se prega teste de diviziune

B. In acest proces intervine ADN p olimeraza

C. Cantitatea de ADN se dubleaza

D. Vor rezulta doua molecu le bicatenare de ADN

E. Are loc in timpul diviziunii celulare

3. Asociati notiunile din cele doua coloane:---------------- ,------------------------------------ -------------------

/. Caracteristici ale macro-

moleculei de ADN

II. Argumente care sustin aceste caracteristici

1. Dublu helix

2. Catene an tiparalele

3. Catene complementare

4. Denaturare

5. Replica este semiconservativa

6 . Renaturare

7. ADN denaturat

A. Se stabilesc legaturi in tercatenare intre o baza purinicasi una pirimidinica

B. ADN-ul sintetizat are numai o catena noua

C. Are doua catene infasurate inju rul unui ax

D. Cele doua catene sunt legate prin legaturi dub le si triple

de hidrogen

E. La incalzire spre 100°C puntile de H se rup

F. Prin racire treptata cele doua catene se atrag datorita

complementaritatii intre bazele azotate

G. Prin racire brusca ADN ramane m onocatenarH. Legaturile intre doua nucleotide succesive sunt

de tip 5' - 3' intr-o catena si de tip 3'- 5' in cealalta catena.

17



4. Ade vara t sau fals?

a) in plin proces de replicare macromolecula de ADN capata forma literei ”Y“ deoarece separarea

celor doua catene este treptata pornita din punctul de initiere pana la punctul terminus.

b) Replicatia ADN se realizeaza cu inalta fidelitate deoarece datorita complementaritatii,

nucleotidele libere se vor organiza formand o catena noua pe langa fiecare din cele doua catene

vechi (care function eaza ca o matrita).

Medtlarto slruclurii dublu cattnors q ADN-ului

Materialenecesare : carton sau placa j, trusa traforaj, echer, compas, culori diferite, sarma de

cupru sau aluminiu de grosimi diferite, ace cu gamalie. Mod de lucru ,

1. Desenati pe carton sau pe placaj

modelele bazelor azotate purinice ( 1 0 cm)

si pirimidinice (5 cm).

2. Decupati modelele si colorati-le: A-

portocaliu; G- galben; T- rosu; C- rosu

deschis; Realizati circa 30 40 de copii

pentru fiecare baza azotata.

3. Desenati modelul dezoxiribozei ca cel din figura si stabiliti pozitiile carbonului 3’si 5' .Realizati 3 0 - 4 0 copii de culoare verde.

4. Desenati un patrat cu latura de 3 cm, reprezentand radicalul fosfat; relizati 30 - 40 copii de

culoare albastra.

5. Stabiliti o succesiune de baze azota te pentru una din catenele dublei elice.

6 . Pe principiul complem entaritatii, stabiliti cu ajutorul decupajelor bazelor azotate, succesiunca

de pe catena complementara.

7. Legati bazele azotate de la cele

doua catene prin punti de hidrogen (doua

intre A - T sau T A si trei intre G - C sau

C - G), folosind sarme cu diamctru mai

mare.

8 . Leg ati ba zele azo tate de

dezoxiriboze prin sarme mai subtiri.

9 . S tabi l i t i legatur i le in tre

dezoxiriboza si radicalul fosforic, urmarind

regula ca la o catena aceasta legatura sa fie

de la Cs ’ -> C3’, iar la complem enta ra de la

C ’ *> C3 5.. A

10. Incercati sa imperecheati purine

cu purine si pirimidine cu pirimidine si

observati grosimea machetei rezultate.

18



Structure si tlpurile de ARN

Sfi ne reaminlim !

Daca ADN reprezinta substanta macrom oleculara cu functia primara ereditara. ARN este

implicat indeosebi in realizarea decod ificarii informatiei ereditare.

S t r u c t u r a A R N

Acidul ribonucleic-ARN este o substanta macromoleculara avand

o structura primara monocatenara, cu molecula constituita,de regula, dintr-

un singur lant polinucleotid ic, in care in locul timinei se afla uraciluh iar in

locul dezox iribozei se afla riboza (fig. 2 1 ).

Reamintiti-va componentclc unci nucleotide!

Legaturile dintre nucleotidele succesive sunt.ca si in AD NSlegaturi

diesterice realizate intre radicalul fosfat si pentoza (riboza).

La unii acizi ribonucleici cu catena polinucleotid ica mai lunga, ARN

se pliaza iar partile plia te pot fi legate prin punti de hidrogen tot pe baza de

complementaritate.

Moleculele de ARN, nu pot avea dimensiuni foarte mari, deoarece

cu cat creste numarul nucleotidelor (peste cateva mii) cu atat stabilitatea

moleculei scade.

S in teza ARN ( t ranscr ip t ia ) se rea l izeaza to t pe baza

complementaritatii bazelor azotate ca si in cazul replicatiei ADN. Cele doua

catene ale macrom oleculei de ADN se despart, pe intervalul care urmeaza

a fi transcris, numai ca de data accasta va actiona ARN polimeraza. Acum

va transcrie numai una din catenele moleculei de ADN. Catena de ADN

care functioneaza ca matrita pentru sinteza ARN, se numeste catena sens.

Uracil

O ij^O NH2

9

NH2

Guanina

Fig. 2\ • Schema ■

ma cromo lcculei de ARN

ADN

Pm

ADN

g :

D

*P

REPLICARE

«pDB 0 O'p# #p

TRANSCRIERE

ADN ADN

♦ p

p#

p#

p*

p#o G

v: / P

p«

SG

SG

«p

#p

B ■ Dt

D

g;p

• p 0

ADN ARN ADN

p. * v n 0

P# P SM V sa °

p# » mam * #P 11 °♦

VG »

G O-

p# d h © * d #p 0

0<0

^ #pn 0

• p

• p

• p

• p

• p

#p

IHFig. 22 * Comparatie replicare - transcriere

19



Nucleotidele libere care se vor alinia pe baza complementaritatii vor contine riboza. In dreptul adeninei

de pe catena m atrita se va atasa uracilul in catena nou sintetizata. Polim erizarea de ribonuc leotide in

transcriptie se desfasoara in acelasi sens ca reactia de polimerizare a dezoxiribonucleotidelor din

cadrul replicatiei ADN si anume de la 5' la 3' (flg.22).

Tipuri le de ARN si Sunct i i le lor

Sunt doua clase de ARN si anume: una care contro leaza eredita tea la unii virus \-ARN viral si

alta care este implicata in sinteza prote inelor spec\f\ce-ARN celular.

1, AR N viral este materialul genetic al ribovirusurilor: unii bacteriofagi, unele virusuri vegetale

(virusul moza icul tutunulu i) si unele virusuri anim ate (virusul turbarii, poliom ielitei, gripal (fig.23),

stomatitei vezicu lare etc). El se poate afla tie sub forma m onocatenara, fie sub forma bicatenara (mai

rar). Replicarea ARN viral este asigurata de celula ga/da sub actiunea unei enzime (ARN polimeraza)

numita ARN replicaza sau ARN s intetaza. ARN viral este purtato r unic al informatiei ereditare si la

viroizi (au doar o molecula mica de ARN, fara invelis proteic) dar si la retrovirusuri. In cazul

retrovirusurilor, replicarea ARN sc realizeaza cu ajutorul enzimei rcverstranscriptaza. Aeeas ta este o

ADN polimeraza care utilizcaza o matrita de ARN pentru sinteza unei catene de ADN. In primaetapa rezulta un hibrid molecu lar ARN - ADN . dupa care este hidrolizat ARN si ADN complementar

este trecut sub forma bicatenara.

Descoperirea reverstranscriptiei a contribuit la intelegerea mecanismelor de transformare maligna

(carcinogeheza) si totodata a demonstrat ca informatia genetica nu circula intr-o directie unica

ADN —► ARN —► proteine, ci si de la ARN —► ADN.

2. ARNcelular este implicat in decodifica rea informatiei ereditare si traducerea ei in secvente

de aminoacizi in procesul de biosinteza a proteinelor.

Trecerea informatiei ereditare de la ADN spre proteine nu se poate realiza direct, datorita

deoscb irilor in structura celor doua tipuri de macromolecule. Este necesara, asadar, interpunerea unormolecu le adaptoare. Acestea sunt rep rezen tate de diferitele tipuri de ARN:

a. ARNm - acidul ribonucleic mesager;

b. ARNt - acidul ribonucleic solubil sau de transport;

c. A R Nr —acidul ribonucleic ribozomal.

a. ARN mesager (ARNm) - poarta mesajul genetic inscris in secventa sa de ribonucleotide.

ARNm este monocatenar si are o Iungime variabila. in functie de lungimea genei (ADN) pe care a

transcris-o. de marimea mesajului genetic purtat (fig.24 a). El se asociaza cu ribozomii din citoplasma

celulara, la nivelul carora dicteaza secventa de aminoacizi din catena polipeptidica. Dupa ce molecula

de ARNm isi indeplineste rolul sau de mesager, el este

supus hidrolizei enzimatice si depolimerizat.

b. ARN de transfer (ARNt) este specializat

pentru aducerea aminoaeizilor la locul sintezei proteice.

Molecula este formata din 70 - 90 nucleotide. Are

portiuni b icatenare, care ii dau aspectul unei frunze de

trifoi(fig.24b). Are doi poli functional!: unul la care se

ataseaza un aminoacid, altul care contine o secventa de

3 baze azotate numita anticodon, cu ajutorul careia

ARNt rccunoaste la nivelul ribozomului, codonul din

ARNm corespunzator aminoacidului pe care il poarta.

Recunoas terea codon anticodon are loc la nivelul

ribozomului in procesul sintezei catenei poiipeptidice.

Neuraminidaza

Hemaglutinina

Bistrat lipidic

Proteina matrixului

ARN polimeraza

Nucleoproteina

AR N

Fig. 23 • Virusul gripal

20



ARNr

ARN ribozomai intra instructura ribozomului

c. ARN ribozomal (ARNr) intra in structura ribozomilor. alaturi de proteinele ribozomale,

atat la procariote cat si la eucariote . El este sintetizat tot prin transcriere din ADN, dupa care catena de

ARNr, se pliaza formand portiuni b icatenare datorita com plementaritatii bazelor azotate (fig.24,c).

Un ribozom este format din 2 subunitati care vor recunoaste (tot pe baza complementaritatii) si voratasa intre ele nucleotidele de recun oas tere de la inceputul moleculei de ARNm .

>ARNr

C)

RIBOZOMUL

Locul sintezei proteice

Fig. 24 • T ipu ri dc ARN

ftetineti !

Transcriptia (transcrierea) genica este procesul complex de copicre a informatiei genetice

purtata in secventa de dezoxiribonuc leotide a genei (ADN) intr-o secventa complem entara dc

ribonucleotide cu sinteza diferitelor tipuri de ARN celular.

ARNm - purtator de mesaj genetic

ARNt - tran spo rted ! de aminoacizi la ribozomiAR Nr component al ribozo milo r •sediul sintezei proteice.

| /4PLICNTII

1. Asociati notiunile din cele doua coloane:

/. Tipuri de ARN II. Functi i deARN

1. ARNm

2. ARNt

3. ARNr4. ARN viral

A. Este material genetic pentru viroizi

B. Transfera aminoacizii la ribozomi

C. Copiaza informatia genetica a unci catene din macromolecula de ADND. Se autocopiaza

E. Intra in alcatuirea ribozomilor asociat cu proteinele

21



2. ARN mesager:

A. Constituie materialul genetic al eucariotelor

B. Are succesiunea nucleotidelor com plementara cu a ADN -ului copiat

C. Are po rtiuni bicatenare

D. Este intotdeauna monocatenar

E. Are o greutate moleculara variabila

3. ARN de transfer ARNt:

A. La un pol se ataseaza un anumit aminoacid

B. Molecula este monocatenarS si are lungimi diferite

C. Are mo lecula formata din 70 - 90 de nucleotide

D. Transporta aminoacizii la nivelul ribozomilo r

E. La un pol contine o secve nta de trei nucleotide care recunoaste o anumita secven ta a ARN

ribozomal unde se aseaza pe baza com plementaritatii

4. ARN ribozomal:

A. Este sintetizat prin transcriere din AD N

B. Intra in alcatuirea riboz omilor asoc iat cir proteineC. Prin pliere formeaza portiuni bicatenare datorita complem entaritatii bazelor azotate

D. Este purta tor al informatiei gen etice la virusuri

E. Transporta aminoacizii la ribozom i - locul sintezei proteice

5. Adevarat sau fals?

A. ARN mesager (AR Nm) are rolul de a copia informatia genetica dintr-un fragment de ADN

deoarece molecula de ARNm are portiuni bica tenare care li dau forma unei frunze de trifoi.

B. ARN de transfer (ARN t) este specializat pentru aducerea aminoacizilor la locul sintezei

proteice deoarece macrom olecula de AR Nt are doi poli fun ction al.

C. ARN este purtatorul unic al inform atiei genetice deoarece ribovirusurile si viroizii nu continADN.

funetio eutocotolitic& si h*t*rocotalitic69 9

Sfi ne reamintim !

Informatia ereditara este inscrisa in ADN sub forma de codificare biochimica, adica sub

forma unei secve hte date de baze azotate. Ea se poa te autoreproduce si poate fl transferata prin

transcriere genetica, pe baza principiului complementaritatii. diferitelor molecule de ARN. Dintre

acestea. ARN mesager este singurul purtator de mesaj genetic si supus traducerii la nivelul

ribozomilor- sediul sintezei proteice.

Materialul genetic indeplineste doua funtii importante:

- autocatalitica - reprezentata de rcplicatia ADN-ului;- heterocatalitica - reprezentata de biosinteza proteica.

Conform dogmei centrale a geneticii (fig.25) informatia genetica se reproduce prin

22



ADN

t r a n s c r i p t i e !

IARN -m

TRANSLATIE

Proteine

Fig. 25 • Dogma

ccn trala a geneticii

replicatie si este decodificata(transformata intr-o proteina spccifica) prin

transcriptie si translatie.

1. Functia autocatalitica consta in capacitatea m oleculelor de ADN

de a se autoreprodu ce cu inare fidelitate dupa modelul semiconservativ.

Reamintiti-va modul cum se realizeaza replicatia A D N !

Studiul ciclului celular (fig. 26) a releva t existenta unei anumite

constante a dinamicii can titatii de ADN in celule. Astfel,in interfaza - prima

faza a ciclului celu lar - exista mai multe perioade:-perioada 67 - primul gol sintetic, cand cantitatea de ADN din celula

ramane constanta; cromozom ii sunt mo nocromatidici, fiecare este format

dintr-o macrom olecula de ADN formata din doua cromo neme (2 C);

-perioada S de sinteza, in care arc loc replicarea ADN care se incheie

cu dublarea cantitatii de ADN; cromozom ii devin bicromatidici, format! din doua macromolecule de

ADN ce contin patru cromon eme (4 C);

- perioada G2 - al doilea gol sintetic, in care se prezerva cantitatea dubla de ADN (4C).

In timpul diviziunii cclulare - a doua etapa a ciclului celula r cantitatea de ADN este variabila

in diferitelc faze ale procesului. Astfel in profaza si metafaza mitozei cromozomii sunt bicromatidici.iar cantitatea de ADN din celula este aceeasi cu cant itatea de ADN a celulei ce a intrat in diviziune. In

anafaza, cromozomii redevin monocromatidici prin clivarea longitudinala a celor bicromatidici

migreaza spre polii celulei si in final (la sfarsitul telofazei) rezulta doua celule fiice cu acelasi numar

de crom ozomi si aceeasi cantitate dc ADN ca si celula mama.? » T

Diviziunea meiotica, care se desfasoara in organele reproduca toare ale organismelor pomind

de la celule diploide (2 n), determina form area celulelor haploide (n) si reduce la jum atate numarul de

cromozomi si respectiv, cantitatea de A D Nf Astfel, in timp ce celulele somatice au o cantitate dubla

de ADN celulele gametice vor avea doar jumatate. Cantitatea de ADN sed ub leaz ain urma singamiei

gametilor si formarii zigotului diploid.

2. Functia heterocatalitica

consta in faptul ca materialul genetic are

capacitatea de a determina sinteze

spccifice de proteine, cu o anumita

secventa de aminoacizi.

Cal i ta t i le f i in te lor v i i se

intemeiaza in ultima analiza pe doua

entitati: pe aceea pe care bioch imistii o

numesc proteina si pe aceea pe care

geneticienii o numesc genii (ADN).

Prima este unitatea de executie chimica,

care confera structura corpurilor vii. Cea

de-a doua este unitatea ereditara care

dirijeaza, in egala masura, reproducerea

unei functii si variatia ei. Una comanda,

cealalta realizeaza (Fr. Jacob, 1972).

Proteinele sunt macromolecule

formate din aminoacizi; sunt polimcri de

aminoacizi. Polimerizarea aminoacizilor,real izata la n ivelul r ibozomilor ,

presupune tbrmarea de legauiri sau punti

Filamentul

nuclear

despiralizat

Inceputul

duplicari j^j^...

Filament

nuclear

duplicat

Individualizarea

cromozomilor

bicromatidici

INTERFAZA

\ C3

sOwQ.

Decoridensareaft-

Q * cromozomului

% ^

MITOZA

r ^ ySepararea #

celor 2

cromatide&

AnafazaX

Cromozomi

foarte

condensati

Fig. 26 t Evoiutia unui cromozom in cursui ciclului celula *

23



peptidice mire gruparea carboxil (-COOH) a unui aminoacid si gruparea amino (NR,) a altui aminoacid,

cu eliminarea unei molecule de H,0 . Formarea de punti peptidice succesive determina polimerizarea

aminoacizilor liberi. adica includerea lor intr-o catena polip6 ptidica. Aeeasta reprezinta structura primara

a proteinei. Uncle proteine sunt alcatuite dintr-o singura catena polipeptidica, altele din mai multe

catene polipeptidice identice, iar altele din mai multe catene polipeptidice diferite.

Dupa sinteza catenei polipeptidice, prin interactiunea aminoacizilor sai (in anumite conditii de

temperatura, de pH) prin intermediul unor punti de hidrogen sau a unor punti bisulfidice (- S - S)

macromolecula proteica poate capata o structu ra secundara cu configuratii bi sau tridimensiona le.

Cu toate ca la alcatuirea proteinelor participa numai 20 de aminoacizi numarul si varietatea

acestora sunt imense. Specificitatea proteinelor este data de:

- numaru l dc aminoacizi si succesiun ea acestora in cadrul catenei polipeptidice;

- numarul de catene polipep tidice si structura acesteia;

- rolul fiziologic indeplinit etc.

Unele proteine au rol structural in viata celulei. iar altele au rol functional. Cele mai multe

proteine functioneaza ca enzime. Fiecare enzima catalizeaza o anumita reactie biochimica. Aceste

reactii se succcd intr-o ordine stricta si formeaza lanturi metabolice. Prin transformari succesive celula* ? •poate produce substante asa numitul produs final - care satisfac nevoile celulei sau organismului si

care confers organism elor anumite caractere fenotipice.

Codul genet ic

Informatia necesara sintezei proteinelor, care detin un limbaj de 20 de semne (aminoacizi) este

depozitata in mo leculele de ADN care detin un limbaj de 4 semne (baze azotate). Pentru traducerea

limbajului de 4 sem ne al nuc leotidelor in limbajul de 20 dc semne al aminoacizilor este nevoie de un

"di.eti.onar “ pc care natura l-a inventat la inceputu rile vietii si care se numeste "codulgeneticu (fig.

_______ _______ 27, fig. 28). El reprezinta un sistem

biochimic prin care se stabileste relatia

dintre acizii nucleici si proteine si constain corcsponden ta d in t re f ieca re

aminoacid s i o succesiune de 3

nucleotide, numita codon.

nuclo-ottd.i

nuelodNd.i 2nucto-otid.n

1y C A G

U

ForsilaUnina S<vnnA TiroJuna Ci&tViUu U

Fonilalamna S *rin i Tiroziufc CiituinA C

Loucina Serina Stop Stop A

LeueinA Serin A Stop Triptofan G

c

Louclnfl ProllnA Hl9tldlnA ’ ArpTnln? U

LoucinA ProlinA Hist id in i-

C

Loucina Prolm i W , W , A

Loucln& P rolin i Glot'amtnli' ■ AfplRlfrt ' G

A

lioloucirtA TrcomnA AsparvTg'imnS Sdrlni V

Izoleucma TrconmA Asparcglnlnft Sorin* C

IzoloucinA TroonlnA LfeinA Arglninft •' A

TreonlnA LizinA Argfnrnft G

G

Valin* AlanlnA AcJd *ap»*tic GlrCinft U

V i l l n l AlanlnA Acid Glitina C

Volina AlanlnS Acid glutamic Glicin;) A

Valina AlanlnA Acid glutamic GlicinA G

$ * -

nnucleotida 2 I ”

c - U C A Gy T3

n u

u ■— A --------C

A

rV.. f c - AG

U

/"» CL»

A

G

U

CA

A

G

ValinaU

G — u

A

G

ie. 27 %C odu l ne nctic

Fig. 28 • Corcspondenta

codon-aminoacizi

I

24



Matematic, prin aranjamente d e 4 nucleotide luate cate 3, rez ulta 4* = 64 combinatii.

Din cei 64 codoni ai codului genetic :

- 61 codoni codifica diferitii aminoaciz i (codoni se n s);

- 3 sunt codoni nonsens, care nu spec ifica vreun aminoacid, dar joa ca un rol impo rtant in

citirea mesajului genetic purtat de ARNm, intrucat ci marcheaza sfarsitul acestui mesaj genetic. De

aceea se mai numesc codoni „STOP“: UAA; UGA; UAG.

Din cei 61 codoni sens, 2 co don i: AUG si GUG care codifica metionina respec tiv valina sunt

si codoni cu sem nificatia de ”inceput de sinteza".Codul genetic are urmatoarele caracteristici esentiale:

- este nesuprapus - doi codoni succesivi (vecini) nu-si imprumuta nucleotide, adica nu au

nucleotide comune;

- Qsic fard virgule - intre doi codoni succesivi nu exista ’’semne de punctuatie biochimica“

reprezentate de nucleotide fara sens, citirea informatiei genetice realizandu-se continuu;

- este degenerat (redundant) - fiind mai multi codoni decat aminoacizi, acelasi am inoacid

poate fi codificat de mai multi codoni; exem plu: serina poate fi codificata de 6 codoni (numiti sinonimi):

- este universal - in toata lumea vie aceiasi codoni codifica acelasi aminoacid; exe m plu: codonul

UUU codifica fenilalan ina atat la procariote cat si la eucariote.

Geneticienii au deseoperit unele mici exceptii de la universalitatea codului genetic, datorate

:robabil unor mutatii. Astfel, codonul UG A are rolul de in genomul nuclear, dar in mitocondrii

codifica aminoacidul triptofan. Codonul AU A care codifica aminoacidul izoleucina in genomul nuclear,

•a mitocondrii codifica aminoacidul metionina.

Etapele s intezei prote icePe baza codului genetic are loc sinteza proteine lor in 2 faze:

transcriptia - copierea mesajului genetic din moleculele de ADN in m oleculele dc ARNm;

- translatia - utilizarea mesajului genetic pentru sinteza pro teinelor pe baza codului genetic.

Transcriptia (transcrierea)

O celula poate produce mii de proteine diferite. Sinteza fieeareia dintre ele incepe, la momentul

^portun, prin activarea genei corespunzatoare. In aeeasta prima faza, sub actiunea enzimei ARN

E n z i ™ * * 1** r i m l o n i i t i i r i l e

de h

ARNm copiaz^ informatiagenetica unei srngure’catene din tnacromoleculade ADN

CITOPLASV5A

CELULEI

%

ARNm se deplaseaz^In citoplasma c^treribozomi

TRANSCRIERE

Fig. 29 • T ransc rierea informatiei genetice t

25



polimeraza se transcric mesajul genetic din fragmentul ADN respectiv sub forma unei molecule de

ARN mesager-ARNm (fig. 29).

Procesul de transcriere cuprinde trei faze:

a. faza de initiere: enzima ARN -polimeraza, activata de un factor specific, se asociaza cu o

secventa din ADN num ita promotor;

b. faza de alungire: se realizeaza cresterea catenei de ARMm prin formarea puntilor

fosfodiester ice succesive in directia 5' -> 3', proces realizat prin aditia unui ribonucleo tid 5' fosfat la

capatul 3 OH al ribonucleotidului precedent;c. faza de incheiere: se poate realiza direct prin intalnirea unui codon "stop " in cadrul secventei

transcrise din ADN sau indirect prin interventia unui factor proteic de terminare.

La procariote se copiaza inform atia genetica a mai multor gene succesive, iar ARNm codifica

mai multe prote ine de care cclula are nevoie in mom entul respectiv.

La eucariote se copiaza dc regula informatia geneticS a unei singure gene rezultand ARNm

precursor. Apoi anumite enzime sectioneaza molecula ARNm precursor, separand secventele

informationa le (exoni) de secven tele noninformationale (ititroni). Alte enzime leaga exonii intre ci si

rezulta ARNm matur care va ajunge la ribozom i prin difuziune (fig.30).

Translatia (traducerea)

Are loc la nivelul ribozomilor. Este meritul lui George Emit Palade de a fi deseoperit ribozomii

ca organite celulare, la nivelul carora se face asamblarea aminoacizilor. Pentru aeeasta el a primit

premiul Nobel in 1974.

Daca ADN-ul celulei poate fi comparat cu un institut de arhitectura care poseda planurile

alcatuirii corpului victuitoarelor, ribozomii

sunt adevaratii zidari.

Pentru ca translatia sa aiba loc trebuicmai intai ca toti factorii implicati sa ajunga

la locul sintezei proteice.

INCEPUTULI GENEI

SFARSITULGENEI J

ADN

ARNmPRECURSOR

ARNmMATUR

^fRC^TeXON ' INTROf

2 L .

TRANSCRIERE

gflNTRMi EXON -INTRON

2 : 3 ■ 3!------ 1—:—--- 2--------

ELFMINAREA

I N T R O N I L O R

i EXON

! 3

*TRANSLATIE

♦CATENA

POLIPEPTIDICA

NUCLEUL

CITOPLASMA

Fig. 30 * Tra nsc riptie la eucariote

1) ARNm recunoaste locul sintezei

datorita primelor nucleotide ale sale care

formeaza o secventa de initiere. Ea atrage

cele doua subunitati ale ribozomului care

acum se cupleaza prinzand intre ele capatul

moleculei ARNm. La eucariote, ARNm

incepe cu codonul AUG care corespunde

metioninei. Deei primul aminoacid al

moleculei proteice va fi metionina care

ulterior poate fi inlaturata.

2 ) In tre t imp, in c i toplasma

aminoacizii sunt pregatiti pentru sinteza in

2 faze:

a) In prima faza am inoacizii sunt

activati p rin rcactia cu ATP care le va dona

energie

26



AA+ATP a m ' n° - - L » AA ~ A | 4 P + P - Psmtetaze

AA = un aminoacid oareeare; ATP - acid adcROzintrifosforic; AMP - acid adenozinm onofosforic: P ~ P -

pirofosfat; ~ - legatura ehimica purtatoare de energie

b) Apoi aminoacidul activat se ataseaza unei molecule de ARN de transfer (ARNt):

aminoaci 1 ,AA~AMP+ARNt —7 —7—7——— ► AA - ARNt + AMP.

S l ii lc l c i Z t

AMP va fi „ reincdrcat “ cu energie prin fosforilare (AM P + P ~ p ------► ATP ) la nivelul

mitocondriilor, deci este „reciclahil'\

Un anumit aminoacid se ataseaza numai la acea molecula de ARNt care la polul opus are

anticodonul corespunzator, adica un grup de 3 nucleotide complementare codonului; exemplu: ARNt

care ataseaza lizina contine anticodonul UUC.

3) Acum poate incepe etapa translatiei (traducerii), adica sinteza propriu -zisa a proteinei. Ea

presupune trecerea ARNm printre subunitatile ribozomului ca o banda magnetica prin dispozitivul de

citire al unui casetofon. In spatiul dintre cele dQua subunitati este loc pentru numai doi codoni ai

ARNm.

***Pentru intelegerea modului in care se ordoneazd aminoacizii in succesiuneaprogramatd

genetic, urmariti schema din fig. 31.

Ea prezinta un moment din etapa translatiei, cand deja prin ribozomi au treeut primii 5 codoni.

Amintiti-va ca informatia din ARNm este codificata in sensul 5’ — ► 3', deci ordinea nucleotidelor din? y

>chem$se citeste de la dreapta la stanga: pe schema, molecula ARNm se deplaseaza spre dreapta, iar

nbozomul spre stanga. Primii trei codoni nu mai apar in desen. Asa cum stiti primul codon al lantului

ARGININA AA 7

ARN de transport

cliberat

AMINOAC ID ATASAT

ARNtTranslatia continua

formand lantul polipeptidic> ARN DE TRANSPORT

Incepe

Translatia

ANTICODONARNt,Serina

Serina AAK

ARNm

Citirea informatiei se face in sens 5*-3'

Rilxwom

In procesul de translatie este necesarS participarea urmStoarelor proteine:

1. Factori de initiere - pentru inceperea translatiei

2. Factori de elongatie - pentru continuarea traducerii3. Factori de terminalizare - pentru incetarea traducerii si eliberarea lantului peptidic

Fig. 3 1 • Translatia

27



ARN m a fost AUG , iar primul aminoacid al lantului in curs de formare (A A ) este metionina. Acum

in cele doua spatii dispon ibile din ribozom se afla codonii UCG si AGG, In dreptul lor au fost atrase

moleculele de ARN t care poseda anticodon ii complementari AGC si UCC, iar la polul opus prezinta

aminoacizii serina (AA6) si arginina (AA?). Cei doi aminoacizi sunt acum foarte aproape unul de

altul. In acest mom ent sub actiunea enzimei peptid polimeraza, intre ei se formeaza o legatura

peptidica. Ca urmare, lantul polipep tidic s-a marit de la sase la sapte aminoacizi.

In momentul urmator, ribozomul se va deplasa cu un codon spre capatul 3' al ARNm (sprestanga). Codonul AGG se va deplasa in ribozom in spatiul din dreapta imprcuna cu ARNt care poarta

aminoacidu l arginina (AA7) legati de toti ceilalti sase aminoacizi ai catenei in curs de formare, Acum,

in spatiul din stanga va ajunge un codon AGG care va atrage ARNt cu anticodonu l UCC. Acesta are

atasat aminoacidul AA8, care asa cum rezulta din tabclul cu codul genetic, este tot arginina. La fel ca

in momentul anterior, peptid polimeraza va determina formarea legaturii peptidice intre cele doua

molecule de arginina, aminoacizii din pozitiile 7 si 8 . in acelasi timp, ARNt care adusese aminoacidul

serina la locul sinteza a iesit din ribozom fara aminoacidul respectiv. Molecula de ARNt va putea

acum sa ataseze alta molecula de serina, deci ARNt este reciclabil. Ce aminoacizi sunt in pozitiile 4,

5 si 9?Pe masura ce ARNm este deplasat codon dupa codon, informatia este tradusa din limbajul

polinucleotidic in limbajul polipeptidic si lantul de aminoacizi se lungeste. Deplasarea moleculei

ARNm continua pana la codonul cu semn ificatia ”stop“ care indica sfarsitul sintezei.

Aceeasi molecula de ARNm trece succesiv prin mai multi ribozomi (se formeaza poliribozomi)

si pe baza ei se formeaza mai multe exemplare din molecula proteica respec tive Producerea unui

numar exagerat de exemp lare este prevenita prin distrugerea ARNm utilizat. Dupa ce m olecula de

ARNm a iesit dintr-un ribozom, cele doua unitati ale ribozomului se despart si se vor reuni in juru l

secventei de initiere al altei molecule de ARNm.

IRetineti I

Organismele nu transmit urm asilor caracterc ci informatia necesara pentru constituirea lor Celula ou contine

"planuldefabricatie" al viitorului organism constand in programe care determina diviziunile eelulare (mitoze,

limite, difercntieri de celule, tesuturi si organe), biosinteza miilor de substante speeiftce, bioritmuri,

com portam ente, etc. Din zigoti dcstul de asem anato ri ca infatisarc pot rezulta: un greier. un salcani, o vaca sau

un om, in flinctie de programul genetic pe care ll contin. El este codificat sub forma unor lungi siruri de

nucleotide din moleculele de ADN. Unul din procesele prin care programul genetic este materializat in

structuri biologice este sinteza proteinelor.

dPLICfcTIIt


/. Codul genetic. Caracteristici //. Arguntetite

1. Degenerat

2. Nesuprapus

3. Fara virgule

4. Universal

A. In toata lumea vie aceeasi codoni codifica acelasi

aminoacid.

B. Nu exista nucleotide in plus intre codoni

C. Doi codoni vecini nu pot avea nucleotide comuneD. Acelasi am inoacid po ate fi codifica t de mai multi

codoni ”sinonimi"

28



/. Transcriptia II. Tipuri de organisme

1. Se copiaza informatia genetica a unei singure gene

2. Se copiaza informatia genetica a mai multor gene succesive

3. ARNm codifica mai m ulte proteine de care celula are nevoie

in mom entul respectiv

4. ARNm precursor contine secvente informationale (exoni) si

secvente noninformationale (introni)

A. Procariote

B. Eucariote

2. In fazele sintezei proteice actioneaza enzimele:

1. Peptidpolimeraze

2. ARN - polimeraze

3. Aminoacilsintetaze

4. Ligazele

3. Care este secventa de ARNm complementara urmatoarei succesiuni de baze azotate

AGGCTATTC dintr-o catena de ADN:

1. TCGGUTA AG 2. UGCC UTAA G 3. TCCGATAAG 4. UCCG AUA AG

4. Codonul UGA:

1. Este codon stop in genomul nuclear2. Codifica triptofanul in mitocondrii

3. Are semnificatia ’’inceput de sin teza 11

4. Codifica metionina

r

3 ORGANIZAREA MATERIALULUS GENETIC

Motcriolul gciiflic ia virusuri si precarfoic

Mat e r i a l u l gene t i c v i ra l

Virusurile sunt entitati infectioase de nivel

subcelular ale caror dimensiuni variaza intre 80 - 2500

A. Ele sunt alcatuite dintr-un invelis proteic numit

capsida virald si un m iez - genomul viral, reprezentat

de un acid nucleic. Un astfel de virus matur (complet)se numeste virion. In afara acestei stari de existenta,» > *virusurile se mai pot afla si sub alte forme:

- virus vegetativ - acidul nucleic aflat liber in

citoplasma celulei ga zd a;

- provirus - acidul nucleic integrat Tn cromozomul

unei celule gazda.

Virusurile se deosebesc esential de toate celelalte

sisteme biologice, prin aceea ca miezul lor de acid nucleic

este alcatuit fie din ADN, tie din ARN. Niciodata, inacelasi virus, nu se intalnesc ambele tipuri de acizi nucleici asa cum se intalnesc in oricc sistcm

biologic cu organizare cclu lara oricat de sim plu ar fi el. Continand in virionul lor fie ADN , fic ARN,

•. irusurile se clasifica in dezoxirihovirusuri si ribovirusuri.

Si ne reaminiim !

Materia lu l genet ic prezinta o

anum ita organ izare Tn func tie dc

gradul de complexitate al sistemeior

b io log ice . S is temele ae tua ie

nucleoproteinice se grupeaza in doua

categorii distincte: sisteme acelulare si

celulare. Din catcgoria sistemelor

acelulare fac par te : virusurile. virotii,

plasmidele si prionii. Sistemele

celulare cuprind la randul lor doua

tipuri de organizare: procarioia si

eucariota.

29



Este important de retinut faptul ca, la ambele tipuri de virusi, informatia genetica se afla codificata

in miezul dc acid nucleic viral care se mai numeste cromozom viral sau genom viral. Molecula de

acid nucleic viral poate fi circ ula r! sau lineara, monocatenara sau bicatenara:

-ADN viral monocatenar (bacteriofagu! phi X 174);

-ADN viral bicatenar (virusul herpetic, majoritatea ba cterio fagilo r-fig.32 a)

-ARN viral mon ocatenar (virusul gripal-fig.32 b, H IV -fig.32c , virusul mozaicul tutunului -

VMT)

-ARN viral bicatenar (reovirusuri).

Pe unicul cromozom viral pot exis ta 4 gene (fagul M S J sau 135 gene (bacteriofagul T4).

Mo lecula de acid nucleic viral are o lungim e variabila de la 3000 - 10000 nucleotide.

Multiplicarea virusurilor. Desi virusurile detin in acizii lor nucleici codifiCate planurile

arhitecturale ale formarii de noi particule virale, adica ale multipliearii lor, virusurile nu se multiplica,

nu se tnmultesc. Virusurile sunt multiplicate (sunt inmultite) de celula gazda, deoarece toate virusurile

sunt paraziti absoluti de nivel genetic, dependenti total de o celula gazda fie bacteriana, fie vegetala,

fie animala. Niciodata o particula virala nu provine prin diviziunea unei particule virale preexistente.

Virusurile sunt reproduse in celula gazda, oferind doar ” instructiuni“ (informatia ereditara) pentru a fi

reproduse, iar celula gazda asigura substantele, echipam entul enz imatic si energia necesare.

Genomul viral patruns in celula gazda, determina devierea proceselor de biosinteza caracteristiceacesteia, astfel incat celula gazda va efectua sinteze noi dupa modelul furnizat de virionul decaps idat

(numit virus vegetativ). Se sintetizeaza acid nucleic viral, proteine virale si apoi are loc asam blarea

noilor componentc intr-un numarmare de virioni, dupa care, prin lizarea celulei gazda are loc eliberarea

noilor virioni.

Replicarea materialuluigenetic viral se realizeaza tot pe baza de complem entaritate a bazelor

azotate.,dar cu unele particularitati.

La dezoxiribovirusuri catena AD N poate servi ca matrita pentru sinteza alteia. La ribovirusuri

catena dc ARN poate servi ca matrita pentru sinteza alteia complementare, care la randul ei, devine

matrita pentru s inteza ARN initial.In cazul retrov irusu rilor (virusul H IV 1, agentul etiologic al SIDA), replicarea ARN se

realizeaza cu ajutorul enzimei reverstranscriptaza. Aeeasta enzima utilizeaza ca matrita ARN viral

pentru sinteza unei catene de ADN. Rezulta, in prima etapa un hibrid molecular ARN - ADN dupa

care ARN este hidrolizat, iar ADN com plem entar este trecut sub forma bicatenara si, sub aeeasta

forma, se integreaza intr-unul din cromozomii celulelor implicate in rcalizarea raspunsului imun la

om, para lizand u-i activitatea: in acest fel organismul infectat cu HIV 1 nu mai poate da raspunsuri

imune la actiunea celor mai comuni agcnti patogeni.

glicoproteine anvelopS

miez de ADN

capsidaproteica

a) ■ b)

filament ----------

miez de ADN capsidS

| Fig. 32 • a) Ba ctcrio fa^ul T4; b) Viru sul gr ipa l; c) N'iriisul F ll\' B "

bistralipidic

miezviral

ARN

reverstranscriptaza

p9. p7

30



Chiar daca sunt sisteme supramoleculare, virusurile prezinta variabilitate genetica. In cazul

dezoxiribovirusurilor se poate realiza recombinarea g enetica prin crossing - over, iar in cazul

ribovirusurilor variabilitatea se realizeaza, in special prin mutatie.

Ca urmare apare o variab ilitate genetic a in cadrul popu latiilor virale si respectiv o adaptare a

lorm arita la conditiile variabilea le mediului. De exemplu virusul gripal cu genom ARN manifesta o

atat de mare variabilitate incat fiecare epidemic se datoreaza unei alte tulpini virale.

M at er ia lu l genet ic l a Procar io t e

Organizarea Procariota caracterizeaza bacteriile si algele albastre verzi (numite si cianobacterii),

Toate aceste forme prezinta structura cclu lara cu dimensiuni cuprinse intre 1$i 1Onm.

O celula bacteriana este alcatuita din citoplasma, delimitate de membrana plasmatica, protejata

la exterior de un perete celular. In celula se distinge o regiune centrala care reprezinta nucleoidul.

Nucleoidul nu este separat fata de citoplasma printr-o structura m emb ranara. astfel ca el nu poate fi

socotit un nucleu adevarat.

Corespondentul nucleoidului este cromozomul bacterian de forma circulara. El reprezinta

suportul fizic al unicului grup de inlantuire a genelor (aproximativ 2000 - 3000 gene). Ca urmare

toate genele de la bacteria mam a se transmit in bloc la bacteriile fiice. Cromozom ul are o lungime de

1000 de ori mai mare decat diametrul celulei. contine o macromolecula de ADN circulara cu

aproximativ 40-50 buclc si sup errasuciri (circa 400 pcrechi nucleotide / bucla) care sunt mcntinutc

prin intermediul unor molecule de AR N (fig. 33), Cromozomul bacterian este atasat de membrana

plasmatica a celulei bacteriene prin intermediul unei structuri derivate din aeeasta, carc este numit

mezozom.

In afara cromozomului circular bactcrian (suportul grupului principal de gene), se pot afla in

citoplasma celulei bacteriene, una sau mai multe structuri ereditare aditionale. Aceste structuri

extracromozomiale, separate fizic de cromozom ul principal, au fost denum ite plasmMe. Plasmida

este o molecula circulara de ADN bicaten ar care reprezinta 1% din cromozomul bacterian principal.

Ea reprezinta un minicrom ozom ce poarta 6 - 8 genesi care se replica independent de cromozomul

principal. Ca exemple de plasmide pot fi considerate

' dc to nil de sex (factoml F) sau factond de rezistenta

la antibiotice (factond R). Plasmidele pot fi transferate

de la o celula la alta, pot suferi mutatii, pot fi pierdute

>au pot fi redobandite de catre celula bacteriana,

Datorita acestor procese, o populatie bacteriana

prezinta o mare heterogenitate, ceea ce reprezin ta un

avantaj selectiv pentru adaptarea la mediu a bactcriilor.Studiul plasm idelor a trezit interes deosebit din partea

cercetatori lor mai ales cand s-a cons tatat ca ele detin

genele de rezistenta la antibiotice - markeri genetici

foarte importanti si foarte usor de decelat prin

antibiograme,

In ultimul timp studiul plasm idelor bacteriene

suscitat un interes mai mare, cand s-a constatat ca

ele pot fi folosite in experien te de inginerie genetica

vehiculi cu ajutorul carora pot fi introdusi in celulabacteriana, gene dc la eucariote. Plasmidele

reprezinta un element esential in tehnoJogia ADN Fig. 33 • Cromozomul bacter ian

recombinat.

31

ADN

P6«»te

calulArNfembranapfcramaOca

2.5 M

dtxaoml ^cromozomulbacterian 1----- 1M

Se observa cromozomul

circular atasat damembrana plasmatica

30, Intr-o Invaginaro =mezozom

■>

1. Cromozomul circularbacterian

2. Bude3. Superrfisudrl



1 ftetinefci !r t

La virusuri, genomul este rep rezentat de un singur cromozom de forma circulara sau lineara

pe care sunt dispuse genele intr-o anumita ordine. Cromozomul viral este reprezentat de o

macrom olecula dc ADN sau o macro molecu la dc ARN.

* La bacterii cromozomul are forma circu lara si este reprezenta t de o macromolecula de ADN

bicatenar care-si pastreaza structura cu ajutorul unor molecule de ARN.

1. Asociati notiuniie:J— J - ----

/ . Sisteme de organizare II. Materialulgenetic

A. Ribovirusuri

B. Dezoxiribovirusuri

C. Bacterii

1. Cromo zom circular ce contine ADN si ARN> >

2. Cromozom ce contine ADN

3. Cromo zom ce contine ARN------------------------------- -------------------- X- - ----- -- —

II. Material genetic II Caracteristici

A. Cromozom viral

B. Cromozom bacterian

C. Plasmid

1. Mezozom

2. Factorul F

3. 1%

4. 2000 - 3000 gene

5.3 - 200 gene

6 . Bucle si superrasucuri

2. Explicati replicarea materia lului genetic la retrovirusuri.

3. Explicati procesul de variabilitate la virusuri si bacterii.

4. Motivati de ce virusurile nu au un metabolism propriu.

Materialul genetic la eucariote

Materialul genetic la eucariote se afla in nuclcul celular

dar si in citoplasma mai precis in mitocondrii, cloroplaste,etc.

1. La nivelul nucleului materialul ereditar este

organizat intr-o substanta numita cromatina.

Cromatina este forma interfazica a cromozomilor.

adica a structurilor caracteristice ce apar evident la eucariote

doar in timpul diviziunii nucleare.

La eucariote cromozom ii au o arhitectu ra foarte complexa, fiind alcatuiti din 13- 15% ADN.

12-13 % ARN cromozomial; 68-72 % p roteine histonice si nonhistonice, mici cantitati de lipide. ioni

de M g2" §i Ca2". Com ponenta cea mai importan ta a cromozom ului eucariotic este ADN. El poate fi

impartit in doua categorii: secvente unice de nucleotide in care sunt incluse genele si secvente repetitive,

reprezentate de una sau mai multe fractii de ADN, in care anumite secvente de nucleotide se repeta de

un num ar variabil de ori (de la 102 - 106 ori). Acest ADN repetitiv este de obicei noninformational,

adica nu contine gene stru ctu ra l, ci indeplineste alte roluri, mai ales in reglajul genetic, diferentierea

cclulara si evolutia materialului genetic. In cromozomii eucariotelor, secventele de nucleotide repetitivesunt intercalate cu secvente unice, nonrepetitive.

Cromatina prezinta doua stari functional© alternative si reversibile: eucromar;>;j si

heterocromatina.

Sfi n e r e a m i n t i m !

Eucariotele sunt organisme a

caror celule poseda nueleu tipic

Tnvelit in membrana nucleara.

32



Cromozom metafazic

Nucleosomu!

Format dintr-unoctamer histonic

Tnconjurat la exterior

de un segment din

ADN alcatuit din 140perechi de nucleotide

dispuse sub forma a dou3

inele la varful si la bazaoctamerului

Proteine histonice

HjA. HjB.

Cromatide

Cromatina

LegStura dintredoi nucleosomise realizeazaprintr-o cesventade ADN de catevazeci de nucleotideunite prin intermediul unei proteinehistonice Ht

ADN

Eucromatina prezinta

proprietati de colorare normale cu

coloranti bazici si un ciclu de

condensare standard (condensare in

d iv iz iune s i decondensare in

interfaza). La nivelul eucromatinei se

af la secvente unice de ADN.*

Eucromatina reprezinta partea activa

genetic in transcrierea cromatinei

interfazice, la nivelul ei aflandu-se cea

mai mare par te d in prote inele

nonhis tonice care condit ioneaza

functionarea materialului ereditar in

replicare sau in transcriere.

Heterocromatina are un ciclu

atipic de condensare. Ea reprezinta

cromatina care este condensata si in

interfaza cand apare sub forma de

cromocentri. La nivelul ei replicarea

ADN este intarziata si este inactiva in■■ 5

t ranscr ie re . Daca eucromat ina

cupr inde gene le majore ,

heterocromatina prezinta mai ales

functii reglatoare.

Crom atina eucariotelor este un

lant flexibil alcatuit din unitati care se

repeta si care se numesc nucleosomi(fig.34). Fiecare nucleosom are forma unui cilindru turtit format dintr-un octamer de proteine histonice

(H 2A, H 2B, I \v H4 luate cate doua) incon jurat la exterior de un segment de ADN alcatuit din 140

perechi de nucleotide* Acestea form eaza o pereche de inele la varful si la baza cilindrulu i. Legatura

dintre doi nucleosomi se realizeaza cu ajutorul unei secvente de cateva zeci de nucleotide care se

gasesc unite cu un alt tip de histone H.r

Din complexarea ADN cu histonele rezulta complexul nucleoh istonic, care alcatuieste fibra de

cromatina. Nucleii si cromozomii eucariotelor contin asemenea fibre de cromatina al caror diametru

este de 100 300 A. Fiecarui cromo zom eucariot ii corespu nde o singura fibra de crom atina

nucleohistonica si deci, aseman ator cromozom ului procariot, o singura mo lecula dublu catenara deADN. C romatina nuclcului int erf ac e ca si cromatina cromozom ului in diviziune contine si variate

proteine nonhistonice. Nonhistonele sunt foarte heterogene. Ele prezinta specificitate de specie si dc

tesut. Nonhistonele apar ca activatori specifici ai genelor eucariote. Prin fosforilarea nonhistonelor

crestc rata de transcriere.

Descoperirea ca atat cromatina interfazica cat si cromozomii in timpul diviziunii, prezinta aceeasi

structura nucleosomala fundamentala, demonstreaza continuitatea organizatorica a materialului genetic

de-a lungul intregului ciclu celular. De fapt cromozomii nu dispar in interfaza. Ind ividualizarea lor in

profaza diviziunii este un aspect de fenotip cromozomal realizat in vederea desfasurarii cu mare

exactitate a evenimentelor distributive ale ciclului celular, adica repartizarea aceleiasi informatii ereditarein celulele fiice prin distributia unui num ar egal de cromozomi in aceste celule.

Pregatirea celulei pentru diviziune presupune atat dublarea cantitatii de ADN cat si a substantelor

asociate, adica a Tntregii cantitati de cromatina .Fiecare cromozom este deja dublu la inceputul mitozei

Fig. 34 4 Materialul gcnetic la eucariote

33



a - q r o m p z o m m e t a c e n t r ic

b - cromozom submetacentricc - cromozom subtelocentricd - cromozom acrocentric

34

Fig.35 • T ipuri de cromozomi

sau meiozei, asa ca acum o celula diploida din punctul

de vedere al numarului de cromozomi, este tetraploida

din punct de vedere al cantitatii de cromatina.Acum

fiecare cromozom este format din doua cromatide. Ele

sunt identice din punct de vedere al informatiei subtiri,

paralele si unite printr-o zona numita centroraer,

Cromatidele reprezinta de fapt cromozomii-fii care inca

nu s-au despartit.La incepu tul profazei cromozomii devin vizibili

la mieroscopul opt ic deoarece se spira l izeaza,

mgrosandu-se si scurtandu-se. Ei ajung in metafaza la o

condensare maxima. Acum ei au numarul, forma si

marimea caracteristiee fiecarei specii si aeeasta proprietate

constituie un important caracter taxonomic. Prin distrugerca fusului de diviziune, cromozomii se vor

dispersa din planul ecuatorial al celulei putand fi fotografiati la microscop. Decupand imaginile si

ordonandu-le in perechi numerotate in ordinea descrescatoare a marimii se obtine cariotipul speciei

respective. Po zitia centromerului este un caracter morfologic constant, un criteriu de elasificare a

cromozom ilor (fig.35).

2. In citoplasma celulelor eucariote s-a evidential existenta unui material genetic propriu

reprezentat de ADN din organitele celulare (ADN mitocondrial, ADN cloroplastic) numit ADN

extranuclear.

Acest ADN poseda unele insusiri particulare, ADN extranuclear se replica dupa modelul

semiconservativ, da r nu in perioada S (de sinteza) a ciclului celular, ci independent de ADN nuclear.

El se deosebeste de ADN nuclea r al speciei respective prin greutatea m oleculara si raportul A -r T / G

4 *C ceea ce face ca si viteza cu care se realizeaza denaturarea-renaturarea sa fie diferita, Datorita

aces tor deosebiri nu sc pot obtine hibrizi molecu lar! intre ADN nuc lear si cel extranuclear.

Comparativ cu ereditatea controlata de genele nucleare (ereditatc mendeliana) care se

caracterizeaza prin aceea ca genele de la cei doi parinti, tata si mama, contribuie in mod egal la

formarea constitutiei genetice a urmasilor (eredilate biparentala), ereditatea citoplasmatica sau

nemendeliana se caracterizeaza mai ales prin transmiterea la descendenti a trasaturilor genetice mateme

(ereditatc uniparentala - materna). Acest lucru se datoreaza faptului ca in marca majoritate a cazurilor

numai gametul femel poseda atat nucleu cat si citoplasma, in timp ce gametul mascul poseda in

general numai nucleu.

I Ret inel i !« r

• Totalitatea genelor nucleare, numite cromogene, fon neaza genomul.

* Totalitatea genelo r citoplasmatice, numite plasmagene fonn eaza plasmonul.

Crom ogenele impreuna cu plasm agenele alcatuiesc genotipul.

Organismele eucariote prezinta diviziune mitotica si meiotica, care asigura reproducerea

echilibrata a m aterialului genetic, precum si posibilitati imense de diversificare ap rogram elor

genetice si deci de asigurare a variabilitatii genotipice.

n^PLICNTII

1. Evidentiati principalele caracteristici de superioritate ale cromozomului eucar iot prin

comparatie cu cel procariot.

2. Care sunt principalele comp onente ale cromozo mului metafazic ?

34



3. Aft'gctTraspunsurile corectc:

a. nucleosomul este unitatea structurala a nucleoidului;

b. nucleosom ul este unitatea structura la a moleculei de ADN;

c. nucleosomul este unitatea structurala a cromatinei;

d. nucleosomul este unitatea structurala a plas m idu lui.

4. Asociati notiunile din cele doua coloane :

1 .cromozomi pu temic condensati; a. uneste cele do ua cromatide;a *

2

.centromer; b, format din proteine histonice;3.nucleosom; c. metafaza;

4 cromozomi monocromatidici. d. o singura m acrom olecula de ADN

Cvidentiereo cromozomilor uriosi low wDrosophila melanogaster

•V

* ^

Materiale necesare : lame si lamele microscopiee, ac

spatulat, solutie carmin-acetica, lampa de spirt, hartie filtru,

larve de drosofila in stadiul III (inainte de impupare).

Mod de lucru. Se folosesc larve de stadiul III, de

Drosophila, femele, care sunt mai mari decat cele mascule.

Glandele salivare sunt plasate in partea anterioara a corpului

larvei legate de armatura bucala, care apare ca un punct negru.

Printr-o miscare de smulgere se detaseaza aeeasta parte

anterioara a corpului care se pune intr-o picatura de carmin-

acetic in care sta circa 3 min. Se aplica lamela. Se aplica hartia de filtru. Se preseaza putemic cu

degetul mare pentru etalare. Se inlatura excesu l de carmin, Se exam ineaza la microscop.

Descried si desenati ce observati!

Cromozomi uria$i * «<

SCAIC

*®r

Cvidenliereo cromozomilor prin metotfo ropidide colorore cu solutie cormin-ocetlcA

Materiale necesare: sticla cu dop roda t si cilindrii gradati de dife rite capacitati ( ’ 00 pana la

1000 ml), vase Erlenmeyer, baloane de sticla, palnii de sticla, lampi de spirt, sticle de ceas sau

cristalizatoare mici (25 ml), fiole de sticla, lame si lamele microscopice, hartie de filtru, pensa, ace

spatulate, microscop. Dintre substante sunt necesare: acid acetic glacial, carmin, acid clorhidric normal (HC1 82,5 ml la 1000 ml apa distila ta). Ca material b iologic se pot folosi bulbi de ceapa, sem inte

de eeapa, cariopse de secara, orz etc.

Mod de lucru.

1. Prepararea fvcatorului: apa acetica (45 ml acid acetic glacial + 55 ml apa distilata).

2. Prepararea colorantului: carmin- acetic 2% (apa acetica 100 ml + 2 g carmin pulbere). Se

amesteca intr-un balon de sticla, se lasa sa fiarba circa 30 min. apoi se raceste, se filtreaza si se

pastreaza in sticle brune cu dop rodat.

3. Pregatirea materialului biologic: se pun bulbii de ceapa cu discul (tulpina adevarata) in

pahare cu apa la incoltit sau seminte de ceapa, cariopse de orz, secara etc. la germinat in cutii Petri, pehartie de filtru umectata cu apa. Cand radicelele au 1 cm lung ime se tree intr-o sticla de ceas sau o

capsula de sticla cu solutie de carmin acetic 2 % la care se adauga cateva picaturi de acid clo rhidric

normal (9 parti solutie carmin acetic + 1 parte acid clorhidric normal). Se incalzeste la flacara unei

35



lampi dc spirt (5 minute radicelele de ceapa si 10-1 4 minute cele de cereale), evitand fierberea. Prin

acest tratament se realizeaza concomitent fixarea (omorarea celulelor si pastrarea nealterata a morfologiei

constituentilor citoplasmatici), hidroliza (inmu ierea tesuturilor prin d istrugerca partiala a lamelelor

celulozopectice dintre celule) si colorarea cromozomilor.

4. Efectuareadepreparatemicroscopicepro asp ete , prinm etod a squash(a strivi, a zdrobi):

pe o lama microscopica se aseaza o radiccla de la care se detaseaza numai zona meristematica din varf

(circa 3 mm) cu un ac spatulat. Se pune o picatura de carmin- acetic 2% (fara HC1) si se aplica

deasu pra o lamela. Apoi cu un bat de chib rit se bate usor pentru a etala celulele intre lama si lamela,

astfel incat sa fie un strat uniform celular. Se face in acelasi timp o buna etalare a cromozomilor.

5. Observarea preparatelor:

- Desenati celule aflate in diferite faze:

- Precizati in ce faza se afla cele mai multe celule;

- A legeti celulele in care metafaza se vede ce! mai bine si desenati cromozomii care pot f i

vdzuti mai dar. Scrieti sub desene cefel de cromozomi sunt , avand in vederepozilia centromerului.

Gtnomica*~ . Genomica - obiect de studiu

AC reamintim ! Astazi notiunea de genom s-a extins de la

materialul nuclear eucariot la aparatul genetic al

In mod traditional, terme nulde genom se org an itelo r celula re (genom ul m itoco nd rial,

refera la setul haploid de crom ozom i din genomul cloroplastic) precum si la cromozomii

nucleul celular al organism elorplu ricelula re. procariotelor si virusurilor. Cu studiul genomurilor

se ocupa genomica.

Genomica este stiinta care se ocupa cu dezvoltarea si aplicarea noilor tehnici si proceduri de

carfare, secventiere si analizd computerizatd in studierea genomurilor integrate ale organismelor.

Genomica are trei ramuri distincte.

a .Genomica structuralcr. $e ocupa cu cartarea genetica, cartarea fizica si secventierea de

genomuri integrale;

b .Genomica functionala: studiaza functiile gene lor si a secven telor necodificatoare la nivelul

intregului genom;

c ^Genomica comparata: se ocupa cu studii comparative privind organizarea genomurilor

diferitelor specii pentru cunoas terea functiilo r fiecarui genom si a procese lor evolutive pe care le-au

suferit genomurile.

Metode f l tehnici de studiuTehnicile de prelucrare si analizare a acizilor nucleici si a altor biomolecule au numeroase

aplicatii si sunt de marc viitor. Ele sunt foarte complexe si de aceea ne limitam la o prezentare a

princip iilor pe care se bazeaza cateva din tre ele.

Tehnologia AD N - ului recombinat

Aeeasta tehnologie grupeaza tehnicile care permit sinteza chimica a genelo r sau izolarea genelor

unor orgam sme, urmata de insertia (transferul) acestora in genomul unor celule apartinand altei specii.

Sinteza genelor:

Daca $e cunoaste succesiunea de am inoacizi dintr-o proteina, se poate realiza, pe baza codului

genetic, sinteza de ARNm corespunza toi\ iar apoi sinteza genei respective (ADN). Pe aeeasta cale se

poate produce gcna pentru orice proteina.

36



Izolarea genelor unor organisme:

Pentru aeeasta se utilizcaza enzime endonucleaze de restrictie extrase de la diferite specii de

bacterii unde au fost identificate peste 150 de asemen ea enzime. F iecare dintre ele recunoaste o

anumita secventa de nucleotide din mo lecula de ADN, La acest nivel, enzima numita si restrictaza

actioneaza hidrolizand legatura fosfodicstcr ica si taie ADN in asa fel incat lasa niste prelungiri

monocatenare ale fragmentelor de ADN. Aceste prelungiri, care contin secvente complem entare, se

numesc ’’capete lipicioase4*din cauza ca ele se asociaza instantaneu. Fragm entele de ADN rezultate

sub actiunea endonucleazelor de restrictie se mai numesc restricte. Ele sunt supuse electroforezei si caurmare, vor m igra in campul clectroforetic, dupa Incarcatura lor electrica. Imaginea o btinuta este o

electroforegram a, care sta la baza hartilor de restrictie.

Transferul genelor de la o specie la alta.

Sinteza unei gene sau izolarea unei gene reprezinta indiscutabil o victorie pe plan stiintific, dar

ea ramanc fara ecou practic, daca gena nu este introdusa intr-o celula unde sa functioneze. Gena

straina functioneaza numai daca este integrata in materialul genetic al ’’celulci gazda“. In general

celulele au mijloace prin care sa recunoasca si sa distruga ADN strain cu ajutorul unor enzime de

restrictie (endonucleaze). Deci pentru a transfera o gena, trebuie gasita o calc pentru a 'In se la" vigilenta

celulei tinta. Aces t aspect se poate obtine asociind gena cu un vector. Vectorul este o structura

genetica pe care celula o recunoaste si o accepta, un fel de ”cal troianu. Plasmidele si virusurile

indeplinesc aeeasta conditie si de aceea sunt folosite ca vectori.

Urma ridfig, 36 si identificatiprincipalele etape ale trunsferului de gene!Se actioneaza cu aceeasi enzima de restrictie si

y 3 ' y

asupra vectomlui, care din circular va deveni linear. El

va avea la cape te secven te monoca tenare ,

complem entare cu ale genei ce urmeaza a fi transferata

.Gena si vectorul vor fi amestecate in prezenta enzimei

ADN ligaza, sub actiunea careia se restabilease

legaturile fosfodiesterice taiate de endonucleaza de

restrictie. Vectorul si gena fo rmeaza acum o structura

genetica noua, un ADN - recombinat, pe care il

introducem intr-o cultura de bacterii. Pentru ca nu toate

bacteriile "au acceptat ca doul‘fc incorp orand A DN

recombinat, se aplica in continuare tehnici de eliminare

a ce lu le i# necontaminate. Organismele care au primit

gene de la alte specii se numesc organisme transgenice.

Procesul de introduces in celula bacteriana a unui

plasmid recombinat si dc replicare a acestuia indescendenta, cu mentinerea si functionarea genei

straine in celula bacteriana, de-a lungul generatiilor

celulare, se numeste clonare molecularct.

Din randul vehiculelor (carausilor) genei de

interes face parte si "cromozomul artificial dedrojdie-

M C '- c e l mai util construct molecular pentru transferul

de gene umane in celulele de drojdie. Aceste celule

sunt utilizate preferential ca gazda pentru ca este un

eucariot si are toata ”masinaria“ de transcriptie sitranslatie de tip eucariot. YAC contine o regiune

corespunzatoare centromerului si cele doua capcte ale

crom ozom ului telom erele.Gena de interes se

. _ - l i i

fragmferit*de: ADN*u’manlSiat'dfe't

apropiereacapetelor

fragment de plasmidcu gena inserata

sudarea prinligazd

‘ bacterie

bacteria cu hibrid

supravietuie^te

bacteria f5rahibrid moare

Fti«. 36 f Tehnica trar.steru lui dc

37



Om

Fragment de

AND uman

i 0 * 0r Bactene

(Escherichia coli)

r ?Izolarea genei care

determine sintezahormonului de

crestereln$ertia genei la vectors^?

IIntroducerea

vectorului sau a

nhibridului" in celulS J V

A*

I

Izolarea vectorului:

Deschiderea vectorului

Multipiicareabacteriilor

Cultura industrialde bacterii- productia (de hormon de crest’eri

uExtragerea si purificareaprodusului

Tratarea copiiior cu deficitde hormo n i de crestere

Fig. 37 • Ob tinerea STH din bacterii

mo dificafe g enetic

insereaza intre centroiner si telomer. Colectia totala j

de fragmente de ADN uman introduse in celulele

bacteriene sau de drojdie, constituie o ”hibliotecd

genomica Umanau.

Rezultatele practice ale transferului de gene

nu s-au lasat mult asteptate. Unul dintre cele mai

spectaculoase este obtinerea insulinei prin inginerie

genet ica . Acest hormon se obt inea, in mod

traditional, din pancreasul de bovine si porcine. In

prezent exista deja bacterii din specia Escherichia

coli rcprogramate genetic prin transferul genei pentru

insulina umana. Celula bacteriana are ritmuri foarte

rapide de diviziune. Odata introdusa gena pentru

insulina in mod stabil in celula bacteriana, aeeasta

se va replica cu fiecare diviziune a celulei bacteriene.

Astfel, intr-o cultura bacteriana aflata intr-un

bioreactor (vas de cultura in care se realizeaza

cresterea industrials a bacteriilor) numarul de

exemplare ale acestei gene poate ajunge la cateva

miliarde. Transcrise in moleculele de ARNm

purtator de mesaj genetic pentru insulina uman!,

aceste miliarde de exem plare ale genei vor asigura

sinteza unor cantitati industriale de insulina umana*

in celulele bacteriene. Insulina umana produsa pe

aeeasta cale s-a numit humulina. Utilizarea ei are

avantajul ca sunt eliminate accidentele imunologice.Ulterior s-a reusit transferul in bacteria

Escherichia coli a genelor pentru hormonul de

crestere (f ig .3 7), pentru angiotenosina 11 (reglator

al tensiunii arteriale) sau pentru interferon (proteina

ce mobilizeaza mecanismele de aparare antivirala la

om si animale).

Trebuie subliniat si faptul ca ingineria

genetica a permis sa se obtina date foarte importante

despre structura si functia genelor.

PCR - React ia de pol imer izare in l ant (Po lymerase Cha in

R e a c t i o n )

AtnpUficarea ADN

PCR permi te o rap ida ampl i f ica re a

secventelor de ADN, chiar atunci cand materialuls *

de initiere este un ADN putemic degradat dar caretrebuia utilizat in studii de antropologie moleculara

si paleogenetica (ADN recuperat din oasele fosile, din mumii, din tesuturi formolizate). Prin reactia

polimerizarii in lant putem obtine orice cantitate de ADN pornind ch iar de la o singura molecula.

ADN polimeraza Taq

3’

+ a m o rs e ( © □ >

Ine^lzira

denaturare

- h l b ri d a re

3 ^ a m ors 6

5 n i Taqadau9*

□

□3 d&zoxinuc lddt ide

[ JJ , «

Inc i lz i ro Q

1« □

Donaturaro

? j j j

.

11 I BRepetare ciclu

O

I

J

1

0 1 1 1 0 0 1 . 0 1 ,C E OFig. 38 • Tehnica amplificarii ADN

38



Victima

f Proba (dc la loculcrimei)

Fig. 39* Identificarea ADN

Pentru reac tia polimerizarii Tn

lant sunt necesare:

-AD N polimeraza rezistenta la

temperaturi inalte (Taq) extrasa

dintr-o bacterie care traieste in ape

termale (Therm us aquaticus)\

- Matrita ADN ce urmeaza a

fi amplifieata;

- Primerii sau amorsele doua

oligon ucleotide sintetizate ” in vitro “

- alcatuite din lanturi m onocatenare

foarte scurte. Ele trebuie sa formeze

hibr iz i molecular i la capete le

moleculei de ADN care urmeaza a fi

amplificat. Aici se initiaza activitatca

ADN polimerazei.

Se introduc in reactor: proba de ADN, cele 4 nucleotide ADN trifosforilatc, cele doua amorse

si ADN polimeraza.

Se incalzes te amestecul pana cand ADN se denatureaza (la temperaturi de peste 100°C se rup

legaturile slabe de H, rezultand ADN monocatenar). Se raceste amestecul si ADN ramane denaturat.

Primerii se vor atasa, formand hibrizii moleculari la capetele celor doua catene acum separate. Sub

actiunea ADN- polimerazei fiecare catena serveste ca matrita pentru sinteza catenei complem entare.

Ca urmare cantitatea de ADN s-a dublat. Se repeta operatiile. La fiecare ciclu, incalzire - racire,

cantitatea de ADN se dubleaza (fig.38). E xista aparate care fac aceste operatii au tom at

Identificarea ADN incepe prin aplicarea unor enzime dc restrictie. Ele vor taia molecula de

ADN in fragmente de diferite dimensiuni. Se stie ca ADN uman coniine portiuni noninformationalcextrem de variabile, diferite de la o persoana la alta. Din aeeasta cauza, ADN de origini diferite va

produce fragmente de restrictie de lungimi diferite (FR).

Am estecul de fragmente obtinu t este plasat pe o pelicula de gel. Pe licula este asezata intr-un

camp electric. Datorita gruparilor fosfat incarca te negativ, fragmcntele m igreaza prin gel spre anod

(electroforeza): cele mai mici, mai repede si mai departe, cele mai mari, mai incet si mai aproapc. Pe

pelicula dc gel se formeaza o succesiune de benzi (ca In codul de bare de pe marfuri). In gel, benzile

sunt invizibile. Pentru a fi puse in evidenta, se impregneaza pelicula cu coloranli specifici pentru

ADN. De exemplu bromura de etidiu face ca ADN sa devina fluorescent in lumina ultravioleta.

Configuratia benzilor ditera de la o persoana la alta, ca o "am prenta“ ADN. Ea este idenlica la gemenisi foarte asemanatoare la rudeie apropiate, Aeeasta metoda poate ser\'i la identificarea persoanelor in

medicina judiciara (fig.39).

Determinarea succesiunii nucleo tidelor din ADN poate fl realizata cu ajutorul sondelorgenetice.

Acestea sunt fragmente monocatenare d e ADN sau ARN cu succesiunea nucleotidelor cunoscuta.

Ele contin nucleotide marcate radioaetiv sau chimie. Marcarea fadioaetiva se realizeaza prin

incorporarea unor izotopi radioactivi n P sau tritiu (3H) in anumite nucleotide.

Sonda genetica se aplica peste un filtru care a absorbit ADN denaturat din benzile separate prin

electroforeza. Peste filtru se aplica la intuneric, un film fotografic. Daca ADN cercetat contine secventa

complementara sondei, se formeaza un hibrid molecular la nivelul uneia din benzi: pe radiogratie vaaparea in dreptul benzii respective o linie; astfel se poate afla daca ADN cercetat contine sau nu o

anumita secventa (fig. 40).

39



Cu ajutorul sonde lor genetice pot fi diagnosticate

mutatii, infectii virale incipiente, cancer in stadiu incipient

etc. De asemenea devine posibila stabilirea loeusului

diferitelor gene in cromozomi.

| R c t i n e t i !

Anul 1990 a deschis era Genomicii cu proiecte

simple de descifrare a secventei de nucleotide a

unor sisteme prim itive precum virusurile, apoi la

bacterii , pentru ca ulterior, sa se treaca la

descifrarea si fmalizarea in 1 1 februarie 2 0 0 1 a

celui mai ambitios proiect stiintific al lumii

contcmporane - Proiectul genomului uman.

8 / 4PL ICMI I

ADN de explorat

Sectionare ADN

cu onilme de restrictie

xxxxxx

Fragment?restrictie(FR)

Separare prin

electroforezdgel de agaroz&

itificarca pozitiei

proboi nibridizatop e f il m f o t o g r a f i c

Fig. 40 * Utapeie tchnicii de m arc are

radioaet iva ______

i

1. Descrieti succesiunea ope ratiilorprin care, pomind

de la un fir dc par gasit la locul unei fapte penale, poate fi identi ficata persoana care a comis-o.

2. O celula contine mai multe tipuri de ARNm, in funetie de sintezele proteice aflate in curs.

Cum poate fi identificat si extras un anumit ARNm din acest amestec cu ajutorul unei sonde

genetice?

4 Atglojul genetic le precoriete*

Sfi ne reaminiim !

Ce lu la es te un i ta tea

s t ruc tu ra la , func t iona la s i» >genetica a organism elor vii.

Teorja operonului

Celula vie desi are dimensiuni infime, are o activitate

de mare eficienta,sintetizand o anumita substanta incantitatea, la locul si in momentul potrivit necesitatilor sale

metabolice.

De exemplu in celula bacteriei Escherichia coli, se

gasesc intre 3000 si 6000 de substante chimice diferite. Toate

aceste substante sunt produse de celula bacterian a exact in cantitatile de care are nevoie la momentul

respectiv si cu consum minim de energie. Aeeasta inseamna ca nu toate cele 3000 de gene ale bacteriei

functioneaza concomitent, ci ele intra in activitate sau isi intremp functionarea in corelatie cu necesitatile

celulei. Aeeasta inseamna ca activitatea celulelo r este autoreglata genetic.

Geneticienii francezi Jacob si Jaques Monod de la Institutul Pasteur din Paris au elaborat in

1960 teoria reglajului genetic al activitatii celulare pe baza cercetarilor efectuate la organismele

procariote. Pentru aeeasta rea lizare ei au fost distinsi cu premiul Nobel.

40



Teoria reglajului genetic al sintezei proteinice la bacterii este cunoscuta si sub denumirea de

teoria operonului. Aeeasta teorie pomeste de la premisa ea in cromozomul bacterian exista un operon-

unitate de transcriptie alcatuita din gen e structurale, operator si promoter,dispusc in nemijlocita

continuitate, pe un acelasi segment cromozo mal.

Genele structurale contin informatia genetica pentru sinteza unor proteine sau a altor

biom olecule necesare realizarii structuri lor si functionarii celulei.5 j

Operatorulocupa un sector din cromozomul bacterian situat inaintea genelor structurale. Jacob

si Monod au dat numele de operator unui asem enea sector din cromozomul bacterian deoarece de el

depinde functionarea sau nefunctionarea genelor structurale.

Promotorul este situat inaintea genei operatoare si are rolul de a initia transcrierea genelor

structurale prin asociere cu ARN polimeraza.

Jacob si Monod au evidentiat ca functionarea normala a operonului este co nd itio n al si de un

alt element g enetic gena reglatoare. Aeeasta este situata in cromozomul bacterian la o anumita

distanta fata de regiunea cromozomiala a operonului. In secventa sa de nucleotide gena reglatoare

contine informatia genetica care dirijeaza sinteza unei proteine numita represor. Represorul are 2

conformatii reversibile care ii dau posibili tatea sa fie activ sau inactiv, blocand sau permitand operonului

sa functioneze prin asocierea sa cu operatorul. De aceea reglajul genetic este de doua tipuri: inductibil

si represibii

Sistemul inductibil

In sistemul inductibil represorul este sintetizat in forma activa. Reglajul inductibil intervine in

sinteza enzimelor catabolice, Putem ev identia ca exemplu operonul lactozei.

Lactoza reprezinta substanta carc trebu ie catabolizata. Pentru catabolizarea ei sunt necesare 3

enzime care sa tatalizez e etapele intermediare, succesive ale acestui lant metabolic.Daca in mediul de

cultura nu exista lactoza, bacteria nu are nevoie de enzimele care sa transforme acest substrat.Represorul

i j •» .» aft

;i i i i i i i i t i i ■> / j i j . . . .

R

R p

In absenta substra tului (subs tanta A ..materia prim2“) represorul (RB)

este activ si operonul nu functioneaza

p o SA s B s c

............................ I ¥ .....................; " v " " •............................... .... i * ' • « i i n i • i . i i . . i . . .

ARNmA ARNmB ARNmC

*

Si- (Ea eb @RP<- „ * + +

A -------► B -------► C -------► D

Cand In mediu apare substratul (substanta A) represorul

este inactivat (Rp.i.) operonul functioneaza §i substratuleste prelucrat (inductie).

Fig. 41 • Sistem ul ind uctibil

41



operonului lactozei fiind sintetizat in forma activa, este capabil sa se cupleze cu operatorul si sa -1

bloc heze(fig.4 1 a). Daca in mediu apare substanta care trebuie catabolizata (lactoza), interaetioneaza

cu represorul activ si il inactiveaza. Asadar substratul nutritiv devine inductor(fig.41b). Represorul

nu mai actioneaza asupra operonului, gene le structurale incep sa functioneze si se realizeaza sinteza

enzim elor catabolice care vor cataboliza lactoza. Functionarea genelor decurge atata timp pana cand

scadeconcentratia substratului, moment in care represorul, ramas singur, devine din nou activ, actionand

asupra genei operatoare, b locheaza acti vitatea intregului operon. Procesul se reia la o noua co ncentra te

a substratului.

Sistemul represibil

In sistemul represibil, represorul este sintetizat in forma inactiva. Reglajul represibil intervine

in sinteza enzimelor anabolice ffig.42). Evidenticm spre exemplificare operonul izoleucinei (fig.43).

Aminoacidul izolcucina se poate sintetiza pornind de la aminoacidul treonina. Pentru

transformarea treoninei (produs initial) in izolcucina (produs final) sunt necesare 4 etape intermediare

ARNmA ARNmRARNm

C o R p ®

Produsfinal

Retroinhibitie enzimatica

Represie

Fig.42 • Siste m ul repr<?$ibii

succesive si 5 enzime (proteine fu nc tio nal ) care actioneaza succesiv. Aceste 5 enzime (Ep E , Er E4,

Es) sunt sintetizate de 5 gene structurale (Sp S2, Sv S4, S.).Trebuie subiiniat ca represonil operonului izoleucinei este sintetizat in fonna sa nativa ca represor

A

inactiv, Ca urmare operatoml ramanc liber. In aceste conditii este permis accesul ARN polimerazei la

cele 5 gene structurale care vor fi transcrise intr-un ARNm. care poarta mesajul genetic pentru cele 5

enzime, fiecare enzima catalizand cate una din cele 5 etape din calea metabolica, care transforma

treonina in izolcucina.

in cazul in care s-a sintetizat o cantitate suficienta de izolcucina (produs final) se impune stoparea

sintezei sale. Celula bacteriana are doua posibilitati prin carc se poate realiza blocarea sintezei

izoleucinei: represia enzimatica si retroinhihitia enzimatica.

Represia enzimatica, Deoarece represorul operonului izoleucinei este sintetizat ca represorinactiv, pentru a fi blocata functionarea operonului, represorul trebuie convertit din forma sa inactiva

in forma sa activa. Pentru aeeasta, insusi produsul final izolcucina sc asociaza cu represonil inactiv

si-1 transforma in represor activ. Sub aeeasta fonna el se eupleaza cu operatoml blocandu-1 si astfel nu

42



Retroinhibit ie enzim atica

Rep resie enzimatica

Fig. 43 • O pero nu l izoleucinei

mai permite accesul enzimei ARN polimeraza la genele structurale. Ca urmare ele nu vor mai fi

transcrise. Deci operonul trece de la starea sa fun ction al ! in starea represala.

Retroinhihitia enzimatica inhibitie prin produs final. Produsul final (izolcucina) se eupleaza

cu moleculele enzimei treonindczaminaza (prima din cele 5 enzime care transforma treonina in

izolcucina), o inactiveaza si ca urmare se blocheaza intreaga cale metabolica. Cand izolcucina va fi

epuizata din celula, este reactivate treonindezaminaza care reia calea metabolica de sinteza de izolcucina

sau este reluata functionarea operonului prin reconversia represorului din starea activa in starea sa

inactiva.

f t e t i f i e t i !* t

Principalul nivel la care are loc reg lare a activitatii genice la procariote este cel al transcriptiei

genice.

Elem ental decisiv al naturii induc tibile sau represibile a unui operon este forma initiala

activa sau pasiva a represorului.

dPLICfcTII

1. Ment ionati principalele com pone nte ale operonului si rolul lor in sinteza proteica.

2. O cultura de bacterii Escherichia coli este tinuta pe o perioada de o zi intr-un mediu lipsit de

lactoza si de treonina. Care este starea de functionare a celor doi operoni - operonul lactozei

si operonul izoleucinei.

3. Imaginati o molecula de ARN sintetic folosita ca medicament pentru a bloca sinteza unei

proteine nedorite.Ganditi-va la un hibrid molecular ARN-AR N. Cum ar putea compromite

medieamentul actiunea AR Nmrespectiv?

4. Selectati rasp uns ul corect:

a) represorul actioneaza la nivelul operatorului;

b) operatorul este reprezentat de genele structurate;

c) in sistemul inductibil represorul n ativ este inactiv;

d) prin represie enzimatica este inactiva ultima enzima a lantului metabolic.

43



fteglejul genetic la eucariote

$d ne reominiim !

La organismele eucariote,

cromozomii an o structura mult

mai complexa, in alcatuirea lor

intrand ADN, ARN, proteine

histonice si nonhistonice, ioni de

magneziu si calciu etc.

La eucariote, organizarea diferita a materialului genetic

impune meeanisme de reglaj diferite si mu lt mai com plexe

decat cele de la procariote.

La nivelul celulelo r eucariote exista 2 meeanisme de

reglaj al activitatii genice:

- reglaj genetic pe term en scu rt determina variatii

in concen t ra t ia s i ac t iv i ta tea in t race lu la ra a) yenzimelor,proteineloi\ADN,ARN,hormonilor,etc.

- reglaj genetic pe termen lung - implica fenomene

de diferentiere din cadrul dezvoltarii ontogenetice de la celula

ou pana la organismul complet dezvoltat.

Regla ju l genet ic pe termen scurt

Reglajul genetic pc termen scurt se realizeaza, in esenta ,ca si la procariote ,1a nivel transcriptional.

Genele eucariote nu sunt organizate in operoni. Fiecare gena are promotorul sau. Astfel,fiecare

gena este transcrisa individual de catre ARNm, care poarta mesajul genetic pentru o singura catena

polipeptidica. Reglarea genetica a procesului de sinteza proteiea se realizeaza la cinci niv duri diferite

de-a lungul intregii cai (fig.44):

ADNW-

t r a n s c r ip t ie ! ^

p r e c u r s o r

Fig. 44 • Ro<»larea sintezei p roteic e la eu ca riote

Nivelul transcrierii (transcriptiei)

genice : este nive lul cel mai im po rtan t si

reprezinta selectarea precisa a unor gene care

vorf i transcrise (ADN-ARNm); are loc sinteza

de ARNm precursor, care include in structura

sa atat secvente informationale (exoni) eat si

secvente noninformationale (introni): controlul

acestui nivel este pozitiv , rcalizandu-se cu

ajutorul unor proteine activatoare , codificate

de un num ar redus de gene si produse in numar

relativ mic.

Nivelul prelucrarilor posttranscriptio-

nale: sub actiunea unor enzime se sectioneaza» s

molecula de ARNm precursor si se separa

secven te le in fo rmat iona le de ce lenoninformationaie; sub actiunea altor enzimeJ t

sunt legati exonii intre ei; rezultatul este sinteza

ARNm matur.

Nivelul tnembranar: presupune selectia

moleculelor de ARNm matur care vor trece prin

porii membranei nucleare in citoplasma.

Nivelul translatiei: are loc selec tarea

ARNm ce va fi utilizat ca mesager de catre

ribozomi; rezultatul translatiei este sintezacatenelor polipeptidice la nivel ribozomal.

Nivelul prelucrarilor posttranslationale:

sunt selectate molecule de ARNm matur

44



eucromatina (cromatinaslab condensate)

700 nm

heterocromatina j (cromatina condensata)

cromozom metafazic

Fig. 45 • Cromatina eucariotelor

700 nm

migrate in citoplasma ce vor fi degradate; dupa sinteza ! 30 nm

catenelor polipeptidice au loc prelucrari ale acestora

supuse si ele unui control celular spre a asigura implinirea

functiilor lor specifice de proteine structurale sau

fun ctio na l (enzime, hormoni).

Mecanismele moleculare intime ale reglajului

genetic la nivelul trascriptional prezinta inca multe

necuno scute .Ele sunt influentate de:- proteinele histonice si nonhistonice;

- heterocromatinizarea cromozom iala;

- metilarea si acetilarea bazelor azotate sau a

proteinelor histonice;

- actiunea unor hormoni;% '

- prezenta elementelor genetice transpozabile etc.

Un rol important in regiarea activitatii genetice

a eucariotelor il au proteinele histonice si nonhistonice

In nucleul celulei eucariote, ADN este permanent complexat cu histonele formand fibranucleohistonica sau fibra de cromatina. Deci, histonele joa ca un rol structural de stabilizare a structurii

fibrei de cromatina. Histonele indeplinesc si un rol reglator. Ele functioneaza ca niste represori generali

ai tuturor genelor eucariotelor. Prin aeeasta. cucariotele se deosebesc de procariote, la care fiecare

operon are un represor specific (gena reglatoare). Intrarea in functie a genelor eucariote este asigurata

de proteinele nonhistonice. Astfel, 0 proteina nonhistonica este capabila sa recunoasca 0 anumita

secventa de nucleotide din molecula de ADN, care de obicei este represata de histone. Dupa

recunoasterea secventei genei, proteina nonhistonica legata de aeeasta sufera procesul de fosforilare.

Proteina nonhistonica devine astfel mult mai incarcata negativ decat sectorul de ADN respectiv, Ca

urmare proteina histonica devine mult mai atrasa de proteina nonhistonica decat dc ADN. Se formeazaun complex histona nonhistona, care se desprinde de ADN. In acest fel ADN elibe rat dc histone

poate fi transcris. Dupa transcrierea ADN , nonhistonele se defosforileaza si se desprind din complexul

cu histone. Histonele se asociaza din non eu ADN si gena se represeaza din nou,

Un mecanism de reglare a activitatii genetice la eucariote este heterocromatinizarea

cromozomiala

Cromatina eucariotelor se poate prezenta in doua

star i f iz ice a l ternat ive s i revers ib i le ( f ig .45):

eucromatina - cromatina decondcn sata a nuclcului

interfazic si heterocromatina - cromatina condensata.%

proprie migrarii cromozomilor din celula mama in

celulele fiice. In starea condensata cromatina este

nefunctionala, stare in carc nu au loc nici replicarea

nici transcriptia genelor. Un mecanism de reglare a

activitatii genetice la eucariote este heterocromatinizarea

unuia din cei doi cromozomi X de la femele care

de te rmina apar i t ia c romat ine i sexua le sau a

corpusculului Barr in nucleii interfazici ai celule lor (fig.46). in acest fel, atat la barbat cat si la femcie,

functioneaza numai genele de pe un singur cromozom.

Metilarea si acetilarea intervin in reglarea activitatii genelor la eucariotePrin metilarea citozinei intr-o secventa gen ica, acea secventa genica nu mai poate fi transcrisa

cat este metilata. Metilarea citozinei este asociata cu inactivarca genelor. Acetilarea unei histone

masculnormal

xy

Fig 46 9 Crom at ina ?c\ua!£

45



realizeaza inearearea negativa a acestei proteine astfel ca se elibereaza legatura ei cu ADN. Ca urmare

poate avea loc transcrierea ADN. Putem spune ca acetilarea este un mecanism de activare a genelor.

Reglajul genetic prin hormoni la nivelul transcriptiei

Hormonii, ca semnale din afara celulei actioneaza asupra unor receptori moleculari de la nivelul

membranei celulare; este generat un mesaj chimic cu efecte, fie asupra unor sisteme enzimatice, fie

asupra unor gene, Exista celule tinta specifice in care patrund hormonii si la nivelul ADN din nucleul

acestora conditioneaza functionarea anumitorgene, declansand adevarate cascade de reactii metabolice,

prin activarea in serie a transcriptiei diferite lor gene, atat la plante (ho rmonii infloririi, hormonii de

crestere) cat si la animale .

De exemplu, prolactina aetiveaza la nivelul glan delor mam are, genele care codifica sinteze

proteinelor specifice din lapte.

Reglarea activitatii genelor la eucariote se poate realiza si prin transpozoni

Transpozonii au o proprietate unica aceea de a exista pentru o anum ita perioada intr-un

anum it situs, mobilizandu-se si ocupand un alt situs in acelasi cromo zom sau in alti cromozomi.

Transpozonii pot fi transcrisi in ARN. Acesta serveste ca matrita pentru sinteza de ADN. Produsii

ADN de reverstranscriptie se numesc retrotranspozoni. Cand acestia sunt integrati in cadrul unei

secvente genice ei pot suprima activitatea genei sau pot produce mutatii genice.

Regla]u l genet ic pe termen lung

Citodiferentierea este un mecanism complex de reglare pe termen lung a activitatii genice la

eucariote, dar si de specializare stru cturala si functionals, a celulelor eucariote in cazul organ ismelor

pluricelulare.

Orice organism pluricelular isi incepe dezv oltarea ontogenetica (individuals) de la stadiul de

celula - ou sau zigot, Zigotul intra in diviziuni m itotice succesive (asa numitele diviziuni de clivaj)

prin activitatea unor gene numite protooncogene. C elulele rezultate dau nastere la embrion. in stadiul

embrionar de 2,4 , 8 , 16 celule, cmbrion ul (blastula) prezin ta o inte gra litite redusa. Celulele numiteblastomere pot fi separate si pot evolua de sine statator, totipotenta, generand fiecare un embrion.

Incepand cu stadiul de 32 sau 64 celule embrionul manifesta o mai mare integralitate a celulelor sale.

Blastomerele izolate din astfel de embrioni nu mai pot evolua ca embrioni independents in cursul

dezvoltarii embrionare, celulele rezultate prin diviziuni de clivaj, sufera un proces de determinare

primara, adica o specializare grosiera a celule lor in ectoderm, endoderm si mezoderm, dupa care are

loc o diferentiere fina - citodiferentierea p ropriu zisa prin:

-abo lirea totala a diviziunii celulare (in cazul neuronilor);

-ritm normal de diviziune cclulara (la tesutul hematopoietic);

-instalarea unui ritm rcdus de dezvo ltare (muschi, ficat);-moartea celulara programata genetic (apoptoza), (fig. 47) etc.

Reglajul genetic a! diferentierii celulare se realizeaza la diferite niveluri si implica pe de o

parte variatia cantitatii de ADN in ontogenie si filogenie si pe de alta parte reglarea transcriptiei si

translatiei.

Reglarea transcriptiei si translatiei se realizeaza, in citodiferentiere, prin activarea sau represia

genelor, intr-o anum ita ordine cro no log ica ,conform programului genetic din nucleu si sunt efecte ale

interactiunilor nucleu-citoplasm a sau ale intera ctiunilo rcu mediul.

Aceste diferentieri sunt conditionate de modul in care diferitele componente moleculare (ARN,

proteine) din citoplasma zigotului sunt distribuite in blastomere. S-a demonstrat, de asemenea, existentain nucleul celule lor eucariote a unor gene homeoticc. Produsii acestor gene, in mod normal, asigura

ca fiecare celula sa-si interpreteze co re d pozitia ocupata in embrion si sa se diferentieze normal.Daca

genele homeotice sufera mutatii .celulele se diferentiaza normal, dar in locuri neobisnuite. nenaturale

46



dand nastere la mutante cu organc normal conformate ,dar

incorcct localizate (picioare in locul antene lor la Drosophila

m. etc).Cu toate ca prin diviziunea zigotului fiecare celula

primes te o garni tura completa de crom ozomi, deci aceleasi

gene, datorita specializarii lor, difcritele celule produc diferite

tipuri de mesageri si de proteine. Fiecare celula nu traduce

decat fragmente, cu toate ca ea cuprinde intregul program.

Celula nu executa decat anumite instructiuni, in procesul

dezvoltarii onto genetice intre celulele vecine circula mesaje

chimice.Un asemenea mesaj face ca o anumita celula aflata

intr-o anumita pozitie fata de celelalte sa-si aetiveze programul

genetic potrivit si sa se specializeze ?n directia potrivita.in

fiecare linie de celule, anumite segmente ale mesajului sunt

activate sau inhibate tocmai p rinjo cu l circuite lor de reglaj.

ri f t e t i ne t i !

* La eucariote, se distinge o reglare pe termen scurt si o

reglare pe termen lung.

* Reglarea pe termen scurt este reprezentata:

a) de modificari in activitatea sau in concentratia

intraeelulara de enzime, de hormoni;

b) de fluctuatii in intensitatea sintezei ADN, ARN si

proteinelor.

* Reglarea pe termen lung implica fenomene legate dediferentierea cclulara in cadrul dezvoltarii ontogenetice

aorganismului.

/IPLICkTII

1. Descrieti principalele etape ale reglajului genetic la

nivelul transcriptiei si translatiei informatiei genetice

la organismele eucariote.2. Prezentati particularitati structurale si functionale

ale cromatinei inactive.

3. Descrieti mecan ismele si factorii care favorizeaza? *

transcriptia genica.


Fig. 47 * Apo pto za

Etape; a) limfocit normal; b) scaderca

raportului nucleo-citoplasmatic §i

inceputul comiensarii cromatiniene;

c) aparitia de convolulii pe suprafata

celulei si formarea de mase croma ti-

niene granulare mari: d) eolapsul cm

matinian pe fata interna a membranci

nucleate; e) transfonnarea nuclcului

Tntr-o ..gaurd neagra f) fragments-

rea nucleilor; g) forniarea eorpilor

apoptoliei.

1. Contine histone pu tem ic acetilate

2, Este activa A. Eucromatina

3. Se realizeaza transcriptia

4. Este putemic condensata B. Heterocromatina

5. Se coloreaza mai palid

47



€V]/ 4 U d R €

1. Ce s-ar intampla cu diametru i moleculei de ADN daca, in cadrul structurii secundare,

ar avea loc impere cheri de tipul purina - purina si pirimidina-pirimidina?

2. Care perechi de baze azotate confera mai putina stabilitate macromoleculei de ADN?

Explicati de ce?

3. Realizati grafic (intr-o reprezentare liniara) structura bicatenara a unui dublu helix

ADN pornind de la urmatoarea secventa de nucleotide de pe una din catenele sale: 3*-

ACGTTTAGGCTCAAGGTA - 5 \

4. Redati prin desene suc cesive u rmatoarele situatii:

a. desfacerea pu ntilor de hidrogen dintre prime le 7 perechi de nucleotide ale moleculei de

ADN rezultate, pornind de la capatul 3’ spre capatul 5’;

b. succesiunea de nucleotide din catenele celor doua molecule de ADN rezultate in urma

procesului de replicare a ADN-ului initial;c. succesiunea de nucleotide din AR Nmce rezulta prin transcriptie pornind de la catena initiala

a ADN-ului;

d. succesiunea de aminoacizi din catena polipeptidica sintetizata pe baza informatiei din AR N .

5. Ce diferenta exista intre A RN mprecursor si ARN mmatur?

6. Precizati in ce stare se afla represorul in sistemul de reglaj inductibil? Dar in sistemul

de reglaj represib il? Explicati modalitatile de activare sau inactivare a acestora.

7. O mutatie determina modificarea secventei de nucleotide a unui codon. Consecinta

acestui fenomen poate fl:

a. inversarea ordinii de transcriere;

b. imposibilitatea copierii codonului respectiv;

c. schimbarea compozitiei macromoleculei proteice;

d. modificarea codului genetic.

8. Alcatuiti fragmentul de AD N ce determina sinteza unei catene polipeptidice cu

urmatoarea succesiune de aminoacizi:

Metionina —prolina - leucina - triptofan - serina - treonina.

9. Explicati de ce ADN ni nu poate fi purtator de informatie genetic a ci doar purtator de mesa j genet ic?

10. In macromolecula de ADN:

a. bazele azotate se leaga de riboza;

b. nucleotidele succesive sunt legate prin punti de H 2;

c. intre citozina si guanina sunt trei punti diesterice;

d. o baza purinica se eupleaza cu una pirimidinica.

11. O molecula de ADN are 1500 nucleotide. Daca 500 nucleotide contin timina, cate

nucleotide contin guanina in molecula respeetiva?

a. 1 0 0 0 nucleotide;

b* 500 nucleotide;

48



c. 250 nucleotide;

d. 1500 nucleotide.

12. Selectati varianta corecta privind codul genetic:

a. pentru fiecare aminoacid exis ta trei codoni sinonimi;

b. exista trei aminoacizi coresp unzato ri pentru fiecare codon;

c. exista trei tipuri de ARN pen tru fiecare aminoacid;

d. exista trei baze azotate in fiecare codon.

13. Alegeti raspunsul corect la urmatoarele afirmatii:

a. operatorul face parte din genele structurale;

b. represorul actioneaza la nivelul operatorului;

c. operatorul contine informatia necesara sintezei represorului;

d. la nivelul operatorului actioneaza enzima AR N-polimeraza.

14. Referitor la replicatia ADN sunt adevarate urmatoarele:

a. se realizeaza pe tot parcursul ciclului celular;b. rezulta doua molecule bicatenare de ADN;

c. fiecare dintre m oleculele rezultate contine o catena v eche si una noua;> »

d. se realizeaza sub actiunea enzimei ARN - polimeraza.

1 5 .0 molecula de ADN bicatenar contine 2000 nucleotide. 30% din acestea contin

timina in catena 3’—► 5 ’ iar 10% in catena com plementara. Stiind ca 20% din nucleotidele

catenei 5’ —* 3 ’ contin guanina, stabilit i:

A. numarul total de nucleotide ce contin citozina;

B. distribu tia bazelo r azotate in nuc leotide le catenei 5 ’ —► 3 ’C. num arul de nucleotide ce contin guanina din catena 3 1 —► 5’

16. Sinteza unei proteine este determinate de un segment de ADN bicatenar alcatuit

din 1200 nucleotide. Stabiliti: jA. numarul co donilor din AR N-ul mesager ce a copiat informatia;

B. numarul amino acizilor din macromolecula proteica;

C. numaru l nucleo tidelor cu guanina , stiind ca 30% d in totalul lor contin timina.

17. Consideram, ipotetic, ca o gena la eucariote este formata din 6 exoni, fiecare

avand cate 15 perechi de nucleotide. Intronii genei prezinta fiecare cate 30 perechi de

nucleotide. Determinate•>A. numarul total de perechi de nuc leotide al genei;

B. numarul de codoni al AR Nmprecurso r si matur;

C. numarul aminoacizilor din molecula proteica sintetizata pe baza informatiei din gena.

1 8 .0 fibra de cromatina dintr-o celula eucariota este formata din 800 molecule de

proteine histonice si o molecula de ADN ce contine 37 900 nucleotide. Deter min ate

A. numarul total de nucleosomi din fibra de cromatina;

B. numarul total de nucleotide din inelele de ADN nucleosomic;

C. numarul total de perechi dc nucleotide din ADN internucleosomic.

49



1 .2 . GENETICA QHflNfl

i1 G E N O M U L U M A N

f

M m C o m p l « m « i i t u l c r o m e z o s n i o l u m a n

Originea s i evolut ia genomului u m a n

Complementul cromozom al uman este un produs al

unui proces transm utational care a avut loc la diferite stadii

ale dezvoltarii mamiferelor.

Specia umana a evoluat paralel cu maimutele

antropoide, prin meeanisme genetice de duplicate, inversie.

trans loca te etc.

Interesanta este teoria privind originea si evolutia

speciei umane, avand la baza remanieri cromozomale de tipul

translocatiei robertsoniene (fuziune centrica).

Avand in vedere ca maimutele actuale (familia

Pongide) au 48 de cromozomi iar specia umana are 46

cromozomi deductia logica care se impune este urmatoarea:

din stramosul comun al maimutelor antropomorfe al omului

a derivat specia umana in urma unei translocatii reprezentata

de fuziunea a doi cromozomi, aparuta acum circa 10-15

milioane de ani. Aeeasta remaniere cromozom ala a seneratwun ritm extrem de rapid al evolutiei care a facut ca in circa

1 - 2 milioane de generatii sa se contureze specia umana cu

atributele sale actuale.

Cromozomii umani

Sfi ne reamintim !

Metafaza este stadiul cel mai

propicc al studiului cromozo

milor. deoarece acum acestia ating

gradul m axim de condensate si de

spiral izare, pre zentan d mo rfo-

logia cea mai constanta. Astfel, un

cromozom metafazic tipic prezinta

doua cromatide libere pe toata

lungimea lor. acestea fiind unite

numai ia nivelul centromerului.

Cele doua cromatide m etafazice

ale cromozomului stmt idenlice

intre ele atat morfologic cat sigenetic, molecular si functional.

Cen t romeru l de l imi teaza pe

fiecare cromatida doua brate

cromozomiale.

Cromozomii reprezinta componcntclc nucleare in care sunt localizate moleculele de ADN,

purtatoare de gene. Fiecare cromozom este purtatorul unci molecule de ADN.

In anul 1956 doi cercetatori J.H. Tjiosi A Levan au deseoperit ca in celulele somatice umaneexista 46 cromozomi (2n - 46) din care 44 sunt cromozomi autozomi si doi sunt cromozomi heterozomi

(sexuali) notati cu XX la femeie si XY la barbat.

***Ce tip de determinism cromozomal al sexului se intdlneste la specia umanei?

Cei 46 cromozomi prezenti in toate celulele somatice diploide, constituie complementul

croniozomial al genomului uman. Acesta este alcatuit din doua seturi haploide, de cate 23 de

cromozomi, unul de origins materna si adus dc gametul femel la nivelul zigptului, iar celalalt de

origine paterna si adus de catre gametul mascul. Asadar in cadrul fiecarei perechi de cromozomi. unul

dintre acesti omolog i este de origine m aterna si unul de origine paterna.

Deoarece cromozomii umani sunt foarte variabili in ceea ce priveste dimensiunile si forma,s-a simtit nevoia unui sistem de clasificare. Un astfel sistem de clasificare este sistemul Denver dupa

num ele localitatii din statul Colorado SUA in care a lucrat grupul de geneticieni care 1-au propus.

La baza acestui sistem de clasificare a crom ozomilo r umani au stat urmatoarele criterii:

50



a. dimensi-unile cromozomilor (foarte mari* mijlo-cii, mici, foarte mici)

b. forma cromozomilor (metacentrici, submetacentrici);

c. prezenta satelitilor.

Dispunerea cromozomilor unei celule diploide, ordonati pe perechi si grupe in functie de

dimensiun i, forma, plasarca centromerul ui, etc reprezinta cariotipul speciei respective (fig.48).

Cariotipul uman normal grupeaza cele 23 perechi de cromozomi in 7 grupe notate cu litere

mari:A,B 5C,D,E,F,G-

Grupa A - cuprinde cromozomii din perechile 1-3; sunt cromozomii cei mai mari si au

centromerul aproape median (sunt metacentrici);

Grupa B - cuprinde cromozomii din perechile 4-5; sunt cromozomi mari cu centromerul

submedian (submetacentrici);

Grupa C - cuprinde cromozomii din perechile 6 -12; sunt cromozom i m ijlocii ca lungime cu

centromerul submedian (submetacentrici);

Grupa D - cuprinde cromozomii din perechile 13 - 15; au dimensiuni medii cu centrom erul

dispus excentric (acrocentrici) si prezinta sateliti;

Grupa E - cuprinde cromozomii din perechile 16-18; sunt relativ scurti si au centromerul fie

median (16) fie submedian (17 si 18);

Grupa F - cuprinde cromozo mii din perechile 19-20; sunt scurti si aproape m etacentrici;

Grupa G - cuprinde cromozomii din perech ile 21 -22; sunt foarte scurti si acrocentrici.

Cromozomii sexului X si Y sunt foarte diferiti ca marime. Crom ozomul X face parte din grupul

celor mijlocii ca dimensiuni si este submetacentric. Mai precis are dimensiunea si morfologia

autozomilor din grupa C.

Cromozomul Y este foarte scurt, este acrocentric si seamana cu cromozomul 22 prezentand

dimensiunile si morfologia autozom ilor din grupa G.Pentru identificarea cromozomilor umani s-au folosit metode clasice de colorare, mctode de

marcare radioactiva diferentiata, sau tehnicile de bandare. Tchnica de bandare a fost aplicata in 1970

de T. Casperton si colaboratorii cu cele mai bune rezultate. Aeeasta consta in tratarea crom ozomilor

51



B

X 11

EA -

16 17 G

n18

W 21

H if 22

deletie r eg iunea 2p

banda 4

cromozomul 2

normal

Fis*. 50 • Re stru ctur e re cromo zomia la

J ig 49 • Crom ozom ii uman i evidontiati prin

tehnica bandarii

metafazici cu un florocrom (quinqcrina) si

observarea in lumina fluorescenta. In acest fel la

nivelul fiecarui cromozom poate fi identificata o

succesiune specifica de benzi intense si mai putin

intense (fig.49). Acestea au fost numite benzile

Q. Ulterior prin folosirea altor tehnici de bandare

- colorare cu solutie Giem sa, s-au identifica t benzile G cu aceeasi localizare cu a benzilo r Q, apoi

benzile R (de reversie) cu dispozitie inversa fata de benzile Q si G, benzile C (centrom erice) localizate

in regiunile din jurul centromerului sau benzile T (telomerice). Bandarea cromozomilor se bazcaza pe

afmitatea diferitelor regiuni cromozomiale pentru un anumit colorant. Pe cromozomi altemeaza benzile

intunecate cu cele luminoase. Numarul de benzi este identic in cei doi cromozom i omologi. Benzile

au dispozitie specifica fiecarei perechi dc crom ozomi si in cariotipul uman nu se schimba, fiind la fel

in orice fel de celula sau tesut.

Benzile au mare importanta deoarece pe de o parte,permit identificarea cromozomilor omologi,

iar pe de alia parte recunoasterea res tructurarilo r cromozomiale (fig.50) si a maladiilor ereditare.

Hart i l e genet ice*

Harta cromozomiala consta in reprezentarea grafica (in forma liniara) a unui grup linkage sau

crom ozom in care pozitia genelor sau a marker ilor genetici este indicata in functie de distantele relativedintre ele. In cazul in care distanta din tre doi loci oarecare este data prin frecventa crossing-overului

intergenetic, se obtine o harta genetica. In cazul in care genele sunt localizate pe baza ob servatiilor

microscopice si a analizei recom binarilor genetice se obtine o harta citologica Hartile complete, se

numesc hard citogenetice.

Alcatuirea hartilor cromozomiale pe baza fenomenelor de linkage, de crossing-over, de aranjare

lineara a gene lor in cromozomi a fost propusa de C.B. Bridges (unul din colaboratorii lui Morgan) in

anul 1920. In harta se inscriu alelele mutante (reces ive, dominante). F iecare locus este indicat de

simbolul abrev iat al alelci mutante, p recum si de o cifra, care este obtinuta prin Insumarea valorilor

cross ing-o ver-lo r pentru toate intervalele cunoscu te situate in stanga fata de pozitia data (fig.51 ).Ingenera l hartile genetice se alcatuiesc mai usor la organism ele cu un num ar mic de grupe de linkage.

Hartile au importanta esentiala in cunoa^terea organizarii materialului genetic si in intelegerea

mecanismelor genetice.

52



Caracter is t ic i Genom nuclear Genom nii tocondrial

Dimensiunca 3000 Mb 16,6 kb

NumSr de moleculc d iferite

dc ADN

23, la femeie (XX)24, in celulele

b&rbatufui (XY ), toate liniare

o mo lecule circulara de ADN

NumSr' total de molecule de

ADN per celula

23 in celulele haploide46 in

celulele diploide

cateva mii

Proteine asociate cateva clase de histone si

numeroase clase de nonhistone

in cea mai mare parte neasociat cu

proteine

Num ar de gene 30 000 40 000 37

Densitate genica 1 /30 - 1 /60 kb 1/0,45 kb

ADN rep etitiv o mare fractie de ADN repetitiv foarte putin ADN repetitiv

Transcriptia cea mai m are parte a genelor sunt

transcrise individual

transcriptie continua a mai multor

gene

Introni prezenti in majoritatea genelor absenti•

Procent de ADN codificator 2 - 3 % aproximativ 93 %

Keeombmarea cel putin o data la fiecare set de

cromozomi omologi in cursul

meiozei

nu exista

Pattern de ereditate M endelian - pentru genele X

lincate si din autozomi, patern

pentru genele din cromozomul Y

exelusiv matem

P a r f i c u l a r i t a t i l e g e n o m u l u i u m a n

- Apro ximativ 99% din AD N-ul celular

uman nu este transcris in proteine;

- Subunitatile proteinelor heterom eriee sunt

conditiona te de gene situate In cromozomi diferiti;

- Genele implicate in etapele succesive ale

unui proces metabolic sunt situate in cromozomi

diferiti;

- in genomul uman exista pseudog ene gene

cu structura similara cu cea a genelor structurale dai;

care in urma unor mutatii au devenit inactive;

-O gena poate fi amplificata, uneori de sute

de ori, ca singurul mijloc de aparare al organism ului

in fata unei agresiuni exterioare;-Unele gene se exprima doar in cursul

diferentierii embrionare, altele se exprima de-a lungul

intregii ontogcncze si se numesc gene de intretinere.

Pro iect u l genomu lu i u man

Proiectul ”Human Genome“ a demarat in

1990 din necesitatea de a coordona ac tivitatea unor

echipe numeroase si eomplexe de genetieieni in

vederea realizarii unui ansamblu de prelucrari extremde fine si de sistematizare a tuturor informatiilor

• j

privind ADN -ul uman.

Normal

Ochl ro$ii

Aripinormale

1=xMutant

Ochi albi

20 ■ ct

AripitSiate

Ochi normali

Ochi ro§ii

Aripi normaie

28 ■Ochi rugo§i

Ochi vjermilion

Ochi normali

Peri^orinormali

Aripi sCurt6

Ochi barafi

Peri§ori

at^rnafi

Hg. 5 1 • H arta genetica a perechii nr . i (X) de

cromoz omi dt; la mc lanog astcr

53



Scopul primar al PGU a fost acela de a secventia genomul uman in intregime, pana in anul

2005, fiind bine stabilite directiile de actiun e si durata lor: planul initial de 5 ani, finalizat in 1995 a

avut ca scop construirea unei harti de linkaj si a unei harti fizice bazata pe analiza bibliotecilor

YAC.Planul pentru urmatorii 5 ani este identificarea genelor pentru alcatuirea unei harti de transcriptie.

PGU inglobeaza de fapt doua proiecte:

- primul este centrat asupra structurii genomului uman si vizeaza cartografierea genelor in

cromozomi;

- al doilea explica functiile tuturor genelor componente in comparatie cu unele organismemodel: Escherichia coli, Drosophila etc.

£2 ftctift&H Si t

Utilizarea tehnicilor de colorare a crom ozom ilor umani

a permis aprofundarea studiului ereditatii umane si a

deschis o noua direetie In studiul ereditatii si anume in

genetica moleculara.

t irUtilizati copii ale figurii alaturate si realizati cariotipul uman

urmarind etapele:

decupati imaginea fiecaruia din cei 46 cromozomi;

ordonati-i apoi dupa lungime (de la cei mai mari mici)

construiti perechi de cate doi cromozom i omologi

asezati perechile de cromozomi in grupe A(l-3) B(4-5)

C(6-12) F( 19,20) G (21,22) rep rezen tand autozom ii si

alaturati apoi cei 2 heterozomi la grupele corespunzatoare

dimensiunilorsi formei lor.

Anolisti dt coriolip

Prin cariotip se inlelege o aranjare sistematica a cromozomilor unei celule mitotice sau meiotice

implicdnd numarul, forma, mdrimea sau orice alta caracteristica care poate f i reprezentativa pentru

complementul cromozomial al unei varietdti celulare,

individ sau specie., ^ Stadiul de diviziune cel mai adecvat analizei

9 A 4P^ cariotipului este metafaza mitotica, cand cromozomii

prezinta maximumul de condensare si colorabilitate.

Procedeul cel mai larg folosit in studiul

crom ozom ilor metafizici este acela al masuratorilor.

Se mascara de ob ice i lung imea in tegra ls a

cromozomului, lungimea bratelor cromozomiale,

pozitia constrictiilor secundare in raport cu acea a

centromerului etc.

Pentru elaborarea unui cariotip prima cond itie

este identificarea morfologica a cromozomilor.

Dupa forma lor cromozomii se clasifica in:

54



- cromozomi metacentrici. cu centromerul situat in punctul median (M) sau in regiunea mediana

(m) si cu un raport al bratelo r de 1,0 - 1,7;

- cromozomi telocentrici, cu centro mer terminal (T);

- cromozomi acrocentrici, cu centrom erul in regiunea terminala (t);

- cromozomi submetacentrici si subtelocentrici cu centromerul situat in regiunea subm ediana

si respec tiv subterminala (raportu! bratelor 1,7 - 3,0 si respectiv 3,0 - 7,0).

Alcatuirea unui cariotip, indiferent de materialul din care sunt efectuate preparatele, necesita

mai multe etape:Prima dintre acestea este etapaprelucrarii microscopice, constand in alegerea sistematica a

metafazelor ce urmeaza a fi analizate. Doua criterii sunt esentiale in alegerea metafazelor utilizabile:

sa nu existe suprapuneri de cromozomi sau, daca sunt, numarul lor sa fie cat mai mic si sa nu intereseze

mai mult de 2 cromozomi; cromozomii sa nu fie imprastiati pe o suprafata mare, caz in care ei ar putea

proveni de la doua sau mai m ulte celule.

Metafazele care corespund analizei citogenetice trebuie localizate pe lame. Aeeasta localizare

este utila prin aceea ca la prepararea cariotipului confruntarea dintre copia fotografica si imaginea

directa a preparatului este indispensabila.

Localiza rea metafazelor se poate face prin diferite procedee, dintre carc cele mai uzuale sum:

montarea exacta a celor doua verniere de pe platina microscopului: punctarea cu tus (punctul nu

trebuie sa acopere alte metafaze si in nici un caz nu pe cea pe care o indica).

A doua etapa in alcatuirea cariotipului consta in studiul cromozomilor. Examinarea

crom ozom ilor se face cu marimea m axim a pe care o poate oferi microscopu l cu care se lucreaza. Ea

implicS:

( 1 ) numaratoarea de cromozomi,

(2) identificarea morfologica a cromozomilor,

(3) identificarea aberatiilor cromozomiale.

Numaratoarea de cromozomi este de o mare importanta dcoarece este prima caracteristica

citogeneticii a populatiei celulare examinate. Nu maratoarea crom ozomilor se poate face direct in

placa metafazica, delimitand eventual an umite regiuni, dar mai corecta si de o mai mare preeizie este

numararea dupa desen. Desenarea mitozelor se poate face fie prin procedeul clasic care foloseste

camera clara, fie prin simpla schitare a crom ozom ilor pe o coala de hartie.

Urmeaza identificarea cromozomilor apartinand la diferite grupe, de exemplu cromozomii din

grupele D sau G ai

cariotipului uman.

Etapa prelucrarii

microscopice este urmata

de etapa prelucrarii fotografice a metafazelor

corespunza toare . De

ca l i ta tea cop i i lo r

fo togra f ice dep inde

in t reaga munca de

prelucrare ulterioara a

car io t ipuri lor . Pentru

fotograffere se aleg numai

metafaze extrem de clare.Dupa aceea, cromozomii

sunt decupati si aranjati in

n

u V

A l l n

A 1

K 5 K K K A I *

c I _ ----------— — ........

i A h ft A

D 13— — 1$

* * * &r»* — — — 12

t n m <t x *

% *

F 19-

« A

— 20

£ W

0, J*

£ 21<

------- — IB

*> A

- 2 2 X %



carotip. Se recomanda ca alcatuirea cariotipului sa se desfasoare pe baza a cel putin doua copii fotografice

ale metafazei, desenului si imaginei microscopice insasi a metafazei, luata cu un obicctiv cu imersie.

Aranjarea crom ozom ilor in cariotip, trebuie sa porneasca de la cunoasterea cariotipului normal

al speciei. Primul criteriu de aranjarc a cromozomilor in cariotip este cel al lungimii, cromozomii fiind

dispusi in ordine descrescatoare . Al doilea criteriu, este acela al dispunerii pe grupe morfologice. Al

treilea criteriu fo losit Tn aranjarea cro mozom ilor in cariotip este acela al imperecherii crom ozom ilor

omologi.

Cariotipul uman normal

Cariotipul uman este reprezentat prin 7 grupe distincte de cromozomi autozomali, aranjati in

ordine descresca toare si numerotati de la 1 la 22 si o perech e de cromozomi sexuali, X si Y.

Caracteristici cantitative ale cromozom ilor mitotici umani (Denver, 1960)

Grupcle dc Cromozomul Limite de variatie

cromozomi A R C

A 1 82-90 1,1 48-49

d - 3 ) 2 77-84 1,5- 1,6 38-40

3 63-72 1,2 45-46

B 4 60-64 2 ,6 -2 ,9 25-28

(4-5) 5 57-60 2.4 - 3,2 24-30

C X 51-59 1.6 -2,8 32-38

(6-12) 6 54-56 1,6- 1,8 36-38

7 47-52 1,3-1,9 35-43

8 44-48 1 .5 -2 ,4 29-40

9 44-47 1,8-2,4 32-36

10 43-45 1 ,9 -2 ,6 27-35

11 43-44 1 ,5 -2 ,8 26-40

12 42-43 1.7 - 3.1 24-37

D 13 32-36 4,8 - 9.7 10-17

(13-15) 14 32-37 4,3 - 9.5 9-1915 29-35 3,8-11.9 8-22

E 16 27-33 1 0

0 36-42

(16-18) 17 29-30 1 ,8 -3 ,1 23-36

18 24-27 2,4 - 4,2 21-29

F 19 22-26 1 ,2 - 1,9 34-35

(19-20) 20 19-25 1 ,2 - 1,3 40-46

G 21 13-20 2,3 - 6,8 13-31

(21-22) 22 12-18 2,0 - 6,0 14-33

Y 11-22 2 ,9 - 0 0-26

€videnti*ree crematinei sexuolc*r

Matefm le necesare. lame si lamele microscopice, ace spatulate, pense, solutie carmin-acetic

Mod de lucru *La om se recolteaza celulele epiteliale din mucoasa bucala cu ajutorul unui ac

spatulat sterilizat sau prin raclarca puternica a peretelui lateral al mucoasei cu o lama microscopica

slefuita.»f

Celulele epiteliale, recoltate cu un ac spatulat din mucoasa bucala. se pun pe o lama la microscop.

Se pune deasupra o picatura de carmin-acetic 2% si se acopera cu o lamela. Preparatul se incalzeste

(evitand fierberea) timp de 5 min la flacara unci lampi de spirt. Se apasa apoi lamela cu dcgetul marc

pentru a obtine un strat unicelular intre lama si lamela; cu o hartie se indeparteaza excesul de colorant.

56



La microscop se observa un corpuscul intens colorat, situat in interiorul nuclcului, lipit de

membrana nucleara, rotund, oval sau triunghiular. Acest corpuscul este cromatina sexuala. In cazurile

non nale , ea este prezenta numai in nucleele celulare la sexul femel.

Dctftrmiftismiil g*A«li< al caractarelorFcnotipic* umane

Sa ne reamintim !

Fenot ipu l reprez in ta

ansamblu l insus i r i lo r

morfo log ice , f iz io log ice ,

biochimice, eomportamentale,

etc. ce rezulta din interactiunea

genotipului cu mediul.

Toate trasaturile morfologice, fiziologice, biochimicesi eomportamentale caracteristice unei fiinte umane, sunt

determinate genetic.

In determinarea trasaturilor uman e exista mai multe

situatii:

a. Exista cazul in care doua gene alele A si a (una

dominanta, cealalta recesiva) aflate in raport de dom inanta

comp leta sau semidominanta situate intr-un anumit locus,

determina variatii ale aeeluiasi caracter. Exemplu: lobii

urechii - liberi sau atasati, tipul morfologic al firului de par -cret, drept, ondulat, Rh-ul, culoarea ochilor, etc.

b. in alte eazuri exista mai mult decat doua gene alele intr-un anumit locus, care determina

variatii ale aeeluiasi caracter. Fenomenul se numeste polialelie. Exemplu: ereditatea grupelor sanguine.

c Exista si situatii in carc exprimarea unui caracter fenotipic este rezultatul unei interactiuni a

mai multor gene nealele. Acestea sunt caractere ereditare cantitative. Exemplu: talia (inaltimea),

greutatea corporala, culoarea pielii, rezistenta la boli, temperarrientul, inteligenta, etc. D istributiile in

populatia umana a caracterelor cantitative se face dupa modelul normal, rcdat grafic sub forma

clopotului lui Gauss.

Determinismul genet ic a l unor caractere normale umane

Determinismul genetic a! grupelor sanguine.

Grup cle sanguine sunt cond itiona te de o serie poliale la ce cuprinde trei alele L \ si I. Alele

LAsi Ln sunt dominance fata de 1. Gena L Adetermina aparitia grupei sanguine A II (LALAsi LA1) cu

antigene A pc hematii si anticorpi P in plasma. Gena LBdetennina aparitia grupei sanguine B III

(LBLBsi LB1) cu antigene B pe hem atii si anticorpi a in plasma. Gena I recesiva este respo nsabila de

aparitia grupei sanguine 0 1 (II) fara antigene pe hematii si cu anticorpi a si p in plasma. Cand genele

dom inante LAsi LBcoexista in structu ra genetica a aeeluiasi individ (LALH) ele conditioneaza o grupa

sanguina distincta AB IV. Cele doua gene sunt codom inante. Din interactiunea lor rezulta un fenotip

distinct cu antigene A si B pe hematii si fara anticorpi in plasm a.

57



Fenotip Genotip Antigene Anticorpi Doneaza la: Primeste de la:

0 ( 1 0 ) 1 1 - a ; (3 0 ; A ; B ; AB 0

A ( I I ) La La ; L a 1 A P A ; AB 0; A

B ( III ) Ll! Lb : Lff 1 B a B ; AB 0; B

AB ( I V ) La Lb A ; B - AB 0 ; A ; B ; AB

Cunoasterea m odului in care se mostenesc grupelesanguine are importanta pentru determinarea patemitatii.

Astfel cunoscand grupul sanguin al qopilului si al

mamei, se pot cunoaste grupele sanguine posibile ale tatalui

prezumtiv.

Cunoasterea grupelor sanguine este importanta si

in realizarea transfuz iilor (fig. 52 ).

Determinismul genetic al factorului Rh

Un alt caracter hematologic intalnit la specia umana

este sistemul Rh constituit din cinci factori prin cip ali : C;

c; D; E; e. Factorul D se numeste factorul Rh si este prezent

la 85 % din populatia umana fiind determinat de o pereche

de gene alele: rh si rh (una dom inanta, cealalta recesiva).

Gena rh+ este responsabila de aparitia indivizilo r Rh' (rh4

rh' sau rlTrh) cu antigenul Rh pe hematii.Restul de 15 %

din populatia um ana nu prezinta factorul Rh, indi vizii fiind Rh cu genotipul rhrh.Cunoasterea modului

de transmiteye a factorului Rh prezinta o importanta deosebita pentru realizarea transfuziilor (fig. 53)

si pentru depistarea sarcinilor incom pa tible, care apar atunci cand cei doi parinti au Rh diferit Daca

o mama Rh negativ are o sarcina Rh poz itiv (de la un tata Rh pozitiv) atunci ea poate fabrica anticorpi

anti Rh care vor ataca hematiile pozitive ale fatului, incepand cu a doua sarcina. Prima sarcina poate

evolua normal deoarece in condit i i

fiziologice, hematiile Rh pozitiv ale fatului

nu pot traversa placen ta si deci nu ajung in

circulatia materna. La nastere, prin ruperile

de vase sanguine care au loc in momentul

dezlipirii placentei de uter, o parte din sangele

fetal trece la mam a si stimuleaza producerea

de anticorpi anti-Rh. La o noua sarcina acestiant icorpi care pot t raversa capi lare le

placentare patrund in circulatia fetala si

distrug hematiile fatului, putand duce la avort

spontan (fig. 54).

Determinismul genetic al sexului

Sexul indivizilor umani este un caracte r ereditar determinat de prezenta unor cromozomi speciali

denumiti cromozomi ai sexului sau heterozomi. Acestia sunt de un singur tip- XX, la femei, motiv

pentru care sunt numite si homogametice deoarece nu produc decat un singur tip de gameti (ovule), intimp ce, la barbati, sunt de doua tipuri- X Y, motiv pentru care acest sex este considerat heterogametic

deoarece produce doua tipuri de spermatozoizi.

Jonator Rh* ww

Jonator Rr f

* •

\

„ Hematii Rh+ ^hematH Rh-

*> anticorpi ant! Rh4

•- PrlmBor Rh / >

— — ^Tl WTOTHprima transfuzie Formarea antlcorpllor a doua tra ns lat e

anti Rh

Fig. 53 * Im po rtan ta cunoastcri i Rh-ului in transfuzii

f t

A *

it*

—

AIIJV pvn fera*

!Fig. 52 • Comp atibil i tate transfuzionala

58



Heterozomii X si Y nu sunt omologi, nu

realizeaza crossing-over iar genele din structura lor-

chiar daca sunt recesive, se manifesta in fenotip intr-

un singur exemplar- fenomenul de hemizigotie.

Cromozomul X contine gene de importanta

majora pentru individ (nu poate lipsi din genotip), iar

cromozom ul Y joac a un rol esential in determinarea

masculinitatii.s

Determinismul culoriipielii la om

Culoarea pielii la indivizii apartinand diferitelor

rase umane variaza intre alba si neagra, fara a

reprezenta un caracter de superioritate sau inferioritate

deoarece, in genomul uman nu sunt diferentieri

cantitative sau calitative de materal genetic.

Determinismul culorii pielii este conditionat de

prezenta unor perechi de gene nealele,Exista mai multe

ipoteze privind numarul perechilor de gene care

intervin in pigmentarea pielii - intre 2 si 2 0 gene,dar

este cert ca acestea segrega independent si au un efect

cumulativ. Conform ipotezei lui C.B.Davenport,

cantitatea de pigment din piele (melanina) este

determinate de efectul cum ulativ al genelor P] si P.

astfel;

- la negri: se afla in stare homozigo ta - P, P t P2

P? - toate a lelele dominante;- la mulatri inchisi: - ? ]p]?2P2sau P,P]P:,p2 -3

gene pentru pigmentare;

- la mulatri propriu-zisi: - P jP jP ^ sau P,P,p 2p2

- la m ulatri des ch isi : - P ,p,p 2p 2 sa u

pjpjPjpj - o singura grupa pentru pigmentare;

- la albi: - p 1p ,p 2p 2 -toate alelele sunt

recesive cu cea mai m ica cantitate de melanina;

Este un determinism com plex datorat unei serii polialele. Combinarea alelelor si insumarea

efectelo r lor determ ina fenotipuri varia te concretizate in tr-o mare diversitate de nuante de par - de lablond foarte deschis pana la negru inchis.

sau PjPjP2P, - 2 gene pentru pigmentare;

Melanina % Fenotipul

0 - l l Alb

1 2 - 2 5 Mulatru deschis

2 6 - 4 0 Mulatru

4 1 - 5 5 Mulatru inchis

5 6 - 7 8 Negru

Determinismul genetic al culoriiparului

Hemitii cu antigem Rh dtntangel* calui a! cJouea f i t

Anbcorp* inti Rh matemi in wngeie fltuM

Fig. 54 • Im po rtan ta cunuasterii Rh-ului

in sarcinile incompatibilc

Hematii ou antigeni Rh din sangelepnmului fftt Tn sangele matem

Anbcorpi wife Rh *riat*nm

Hematii

sangele pnmuim fStPlacenta

59



Cantitatea de pigment din par este determinate! de doua perechi de gene, una pentru pigm ental

brun (melanina) si alta pentru pigm ental rosu. Fiecare dintre aceste perechi de gene apartin unei serii

polialele reprezentate de:

- MM; Mbw; Mbk- pentru genele care contro leaza sinteza de m elanina;

- R ; R - pentru gene le care con troleaza produ ctia de pigment rosu.

Determinismul genetic al culorii ochilor

Culoarea ochilor prezinta un determinism genetic mai complex decat culoarea parului. In

determinismul sau sunt implicate 3 gene alele care la randul lor se prezinta sub forma unor serii

polialele. In ordinea dom inan tei cele trei gene sunt: Ebr- pentru ochi negri, E8r- pentru ochi verzi , Ebl-

pentru ochi albastri. Ca urmare a acestei dominance, ochii de culoare albastra sunt determinati de

genotipul hom ozig ot de tipul EblEbl.

Din interactiunea celor 3 gene, la indivizii heterozigoti apar variate nuante intermediare.

Determinismul genetic in memorie, inteligenta, c o m p o r t a m e n t *

Memoria se refera la capacitatea de a stoca si ulterior de a regasi si refolosi inform atia invatata.

La baza mem oriei sta proprieta tea de engram are a neuronului, adica pastrarea in structura acestuia a

"urmelor44 unei informatii venite din mediu. Angajarea neuronului in engram are este cond itiona l! de

”renuntarea“acestuia la diviziune, proces care ar altera engramele. Aeeasta sugereaza ca mecanismele

engramarii au, in principal, localizare nucleara. H.Hyden a sugerat in 1960 ca informatia ce sta la

baza engramarii este continuta in acizii nucleici si proteinele neuronale. Astfel, ADN pastreaza memoria

extraindividuala, de specie, a fiintelor vii, pe cand ARN este implicat in memoria individuals,

reprezentand ”tablita“ pe care ”dege tele“ experientei inscriu insemn ele lor. °

Dupa celc mai multe ipoteze actuale, la baza memoriei sta relatia ARM,n proteine. M emoria

de scurta durata are la baza activitatea electrica a neuronilor implicati in engramare, pe cand in memoria

de lunga durata, activitatea electrica a neuron ilor induce, de o maniera inca putin cunoscuta, formarea

de ARNmcare dirijeaja apoi sinteza de proteine implicate in stocarea memoriei de lunga durata.

Anumite tipuri de invatare par a implica sinteza anumitor tipuri de ARN de vreme ce intr-un tip de

invatare se schimba raportul A / U? pe cand intr-un alt tip de invatare se schim ba raportul U / C.

Inteligenta (lat. inter = intre s | lego-legere - legatura) ar putea fi definita drept capac itatea de

a desprinde cu rapiditate legaturile cauzale esentiale dintre fenomene, de a adapta comportam entul la

circumstantele date.Se cunosc cel putin sase capacitati distincte: capacitatea verbdlii,facilitated verbala,

capacitatea spatiata, capacitatea de rat ion ament si memoria pe termen scurt si pe termen lung.

Deosebirile care apar intre indivizi umani din aceste puncte de vedere pot reprezenta manifestereaunor factori genetici sau ai mediului ambiant ori a interdependentei lor. Una dintre cele mai acceptate

teorii privind determinarea genetica a inteligentei considera ca factorii implicati sunt atit de natura

ereditara cat si factori ambientali.Fiecare individ se naste cu un anumit potential intelectual detenn inat

de zestrea sa genetica care se va exprima insa in functie de conditiile in care creste si este educat.

Coeficientu l de inteligenta (C.I. sau IQ )- reprezentand raportul dintre varsta mintala si varsta

cronologica inm ultitc u 100 are o natura poligeniea. Dupa Fulker exista circa 22 loci genici implicati

in determinismul ereditar al inteligentei.

Exista teste prin care se poate estim acoe ficientul de inteligenta (IQ) pe baza unui chestionar cu

punctaj (testul Binet). In functie de structura genetica a fiecarei pcrsoane, pentru genele implicate indeterminarea unui asemenea caracter complex de personalitate psihica umana, oamenii realizeaza

performance inteleetuale diferite:

• Mici - IQ sub 80;

60



• Medii - IQ cuprins intre 9 0 - 100;

• Mari - IQ cuprins intre 120- 130 ;

• Deosebita - IQ peste 150 (genii)

Fiind o trasatura ereditara cantitativa, ca si talia,

greutatea, memoria, comportamentul,etc.inteligenta

,exprimata prin IQ prezinta in populatia umana o

dis trib ute normala de tip gaussian (fig. 55 ).

Comportamentul r e p re z in t a a n sa mb lu l

manifestarilor obiective ale oamenilor, prin care se

exterioriz.eaza viata psihica. Potrivit dichotomiei

galtoniene, daca intelectul reprezinta o jum atate,

caracterul comportamental contureaza cealalta jumatate

a personalitatii umane. In toate domeniile personalitatii,

componenta genetica constituie partea precumpanitoare.

Comportamentul este un fenotip ce prezinta o mare

variabilitate. D iferitele caractere eompo rtamentale la

animale si om sunt determina te unigenic si poligenic.

Comportamentul instinctiv, avand la baza reflexul neconditionat are un determinism strict

genetic, pe cand invatarea are la baza reflexul conditional fiind in esenta un produs al mediului.

realizat pe un anumit fond genetic. Astfel, comportamentul organ ismulu i ca si restul fenotipului sau

reprezinta rezultatul interactiunii genotip-m ediu. Diferentele individuate in comportament au la baza

variatia factorilor genetici, variatia factorilor de mediu precu m si interactiunea lor.

Majoritatea trasaturilor psihologice fac parte din categoria caracterelor metrice cu variabilitate

continua, in general nesegregante dupa critcriile mcndeliene.

Retineti !• %

Ereditatea fixeaza doar limitele intre care se poate dezvolta un caracter genetic. Toate trasaturile

morfologice, fiziologice, biochimice si eomportam entale caracteristice unei fiinte umane, sunt

determinate de interrelatia genotip - mediu.

4P UC M I I

* Precizati care sunt genotipurile celor patru grupe sanguine rezultate la copiii unui cuplu in

care mama are grupa sang uina B heterozigo t (LB1) si tatal are grupa sanguina A heterozigot

(LAI).

>Notam cu b r si b, genele alele care determina culoarea ochilor (b+- culoarea neagra, b culoarea

albastra). Precizati ce culori vor avea ochii cop iilor unui cuplu in care mama si tata au structura

genetica b+b.

• Tipul morfologic al firului de par este dat de doua gene alele (H ! si H) in raport de dominanta

incomplcta. Ce tipuri morfologice de par vor avea copiii rezultati din casatoria unui cuplu cu

parulcret(FTH).

61



Stabillrea spectrulifi gentiic individual

Conditie: experimentatorul, pentru aeeasta experienta trebuie sa-si cunoasca bunicii si eventual

strabunicii (poate cu lege eventual date de la parinti, bunici etc).

Materiale necesare : o coala de h artie, compas, echer, rigla.

Se iau in consideratie urmatoarele ca ractere individuale:j

1. Culoarea ochilor: cu loarea albastra este recesiva fata de alte culori.

2. Culoarea parului: par blond recesiv fata de cel inchis; par rosu recesiv fata de culorile mai

inchise.

3. Directia de orientare a parului; vartej in directia mersului ace lor de ceasom ic dom inant fata

de vartej in sens in vers.

4. Par cret dominant fata de cel n ete d> »

5. Prezenta parului pe segm entul mijlopiu al degetelor (altele decat aratatorul) dominanta fatade absenta parului.

• 6 . Daltonismul (confuzia culorilor) recesiv fata de vederea normala.

. 7. Che lia prem atura sau regula ta este mos tenita cu un carac ter dominant care se manifesta in

jurul varstei de 34 ani. Caracterul nu se manifesta decat extrem de r^r la femei (este un caracter limitat

la sex). Elevii pot sa aprecieze situatia lorjud ec an d pe cea aparintilor, data fiind dominanta caracterului.

8 . Lobul aderent al ureehii este recesiv fata de

cel liber sau pendul.

9. Posibilitatea de a da degetul mare pe spate

dominanta fata de conditia opusa cu ligamentele strans^.

10. Capacitatea de a degusta unele substante

precum tioureea sau feniltio-carbomida este dominanta

fata de incapacitatea de a degusta aceste substante.

11. Prezenta gropitei in obraz dominanta fata de

absenta acesteia.

12. ’’Varful vaduve i“ - parul de pe frunte extins

in centrul ei ca un triunghi dom inanta fata de linia

dreapta a parului pe frunte.

13. Capacitatea de a indoi limba, astfel incat

marginiie laterale sa formeze un ”U“ este dominanta

fata de incapacitatea de a indoi astfel limba.

Sp?i*trui genetic al unui b<«iat

- cu grupa sanguine I)

cu par (C)

- carc nu poate iridoi limba lateral ‘di

- yu oehii de culoare irichistS ; K)

cu iobsi uicchii liber* (1)

vupuvn.tiya nvjyaw 'Uitt..; 1-. • n !• ir i i>oh dc cuio inc thchis* vh ' iilbv- n

t * lobii urcchi: lir»cn lohi .v.dHftt)

Mod de lucru. Se alcatuieste o harta privind

caracteristici le individuale ereditare ale fiecarui individ

dupa modelul din figura alaturata.

62



Gtntlico rosclor URiont9

Sa ne reominfim !

Spre deosebirc dc alte entitati biologice. emu! este

o fiinta biosoeialS. Form area lui s-a p rodu s in ui*ma titiui

mdelungat proccs de evolutic biologic# dar si de

dezvoltare sociala. Parasind lumea animala. omul a

ramas parte a naturii.

Qenet iea rase lor umane

Ca si la alte fiinte vii, la om insusirilei : 7 j

morfo log ice , f iz io log ice , b ioch imice ,

eomportamentale sunt determinate de structuri

genetice, iar transmiterea lor de la o generatie

la alta are loc conform legilor ereditatii.

Materialul genetic la om este localizat in cei

46 cromozomi (23 de origine paterna si 23 de origine materna). Cromozomii fiecarei celule umane

contin aproximativ 35 000 de gene. De aceea la om posibilitatile variabilitatii combinative a caracterelor

sunt cu mult mai mari decat la alte specii. Fiecare om este din punct de vedere genetic un exem plar

unic al speciei umane. Ch iar in cazul unei familii cu multi copii nu exista doi identici.

Fiecare individ biologic nu este insa o imitate izolata, ci el apartine unei populatii din cadrul

speciei Homo sapiens sapiens. Variabil itatea inte rindividu ala nu este atat de mare incat sa nu se

permita caracterizari sau clasificari bazate pe ascmanari de conformatie.

Rasele umane

Antropologia clasica admite ca rasa este o grupare biologica caracterizata prin origine comuna,

printr-o anumita distrib ute geografica si printr-un ansamblu de particularitati fizice: prin fonna capului

(exista rase brahicefale, dolicocefale si mezocefale); prin fonna parului (neted sau cret); prin pilozitateafaciala si corporala; prin pigmentatie; p rin fonn a fetei, nasului si buzelor; prin inSltime, etc.

Incercari de a realiza o clasificare a populatiilor umane in rase umane au existat inca din

antichitate.

- Herodot (sec. V i.H.) este cons idera t nu numai parintele istoriei da r si al antropo logiei;

-Plinius cel Batrdn a oferit o explicatie naiva , bazata pe diferentele de clima, pentru diferentele

dintre africani si europeni;

- George Buffon a enuntat ideea ca toti oamenii apartin aceleiasi specii si dupa ce s-au raspandit

pe tot globul ca urmare a influentei clim atului diferit, s-au diferen tiat in rase.

- Abia dupa cc s-a reusit sa se analizeze structura genetica a populatiilor umane, pc baza markerilorgenetici s-a putut da o explicatie corecta diferentierii in rase a populatiilor speciilor umane. Markerii

genetici sunt elemente strict mostenite si care nu fac obiectul schimbarilor rapide induse de mediu. Ei

sufera schimbare evolutiva pe tennen lung sub actiunea unor forte ale dinamicii genomice reprezentate

de: selectia naturala (incluzand si selectia sexuala), mutatii, migratii, driftul genetic.

- Pentru prima data in istoria cerceta rii structurii genetice a populatiilor umane sotii Hirsyfeld

(1919) au evidential diferentele in frecventa antigenilor de pe suprafata eritrocitelor expresie

molecu lara a diferitelor constitutii genetice a grupe lor sangvine A, B, 0, la diferite grupe etnice aflate

in armatele beligcrante din Primul Razboi Mondial. De atunci asemenea diferente au fost evidentiate

in toate cazurile de determinism genetic al altor grupe sanguine, incluzand s istemul sangu in Rh.

-Exista parametri care defmesc:

- inrudirea dintre rase - data de identitatea genetica ( IG);

- diferenta genetica dintre rase data de distanta genetica (DG), toate rasele umane apartinand

uneia si aceleiasi specii Homo sapiens sapiens._______________________________________________

63



Mdsurarea diferenteigeniceglobale dintre doua populatii se realizeaza dupa formula:

f F " - V p / p ( l ^ p J l in care;

Vp = varian ta dintre frecventele gen ice ale unui set de n populatii;

P = frecventa medie a populatiilor.

Stabilirea distantei genetice este da tad e formula:

j d = x - y ] in care:

x = frecventa genei intr-una din populatiile analizate;

y = frecven ta genei in cea de-a doua popu latie analizata.

Din punct de vedere genetic rasele pot fi definite ca populatii izolate cu o frecventa caracteristica

a genelor care le deosebeste de alte populatii apartinand aceleiasi specii. Ele se pot deosebi prin

frecventa inegala a unor gene ja r nu prin monopolul exclusi v al unor gene. Imensa majoritate a genelor

umane are o dis trib ute uniforma. M ai putin de 15% dintre gene au o conc en trate particulara;o serie

de gene sunt mai frecvente intr-o rasa decat in alta.

Originea raselor umane a suscitat si suscita inca numeroase discutii.Sunt conturate mai pregnant

doua teo rii:

-teoria monocentrista - toate rasele s-au diferentiat intr-o singura regiune,situata undeva in

Asia. Din aeeasta rasa primordiala s-au contu rat doua rase importante:rasa mongolida - in nord estulAsiei si rasa sud-ves tica, cons tituita din doua ramuri ramura europida si ramura euroasiatica sau

negroido-australoida;

-teoriapolicentristd - considera ca diferentierea raselor a inceput de mult si a avut un caracter

local: din populatiile de pitecantropi europeni s-a consolidat rasa europida, din grupele de sinantropi

au derivat mongolizi, iar din populatiile de pitecantropi africani s-au conturat negrizii.

Majoritatea criteriilor de taxonomie raseologica sunt variabile de la autor la autor dar,

pornindu-se de la caractere morfologice aparente (culoarea pielii si parului, conformatia craniului si

a fetei, ctc) se pot distinge trei mari rase (fig. 56):

-alba - leucoderma numita si ”caucaziana“ ;*-galbena - xantoderma, din care fac parte si amerindienii;

-neagra - melanoderma.

Daca impartirea omenirii in 3-4 rase mari s-a facut pe criterii m orfologice, in subimpartiri s-au

folosit si alte criterii: etnic, geografic, lingvistic, etnografic, cultural. Eforturile antropobiologiei s-au

indreptat spre folosirea consecventa nu numai a criteriilor biologice (morfologice, fiziologice,

biochimice, gcnetice, imunologice). Ea a cautat sa lamureasca totodata si unele relatii dintre rasa,

subrasa, etnie, limba, cultura, asezare geografica.

Unii autori adm it ca in cadrul fieearei rase mari exista mai multe subrase. in ca /ul rasei albe -

leucoderma- de exemplu sunt subrasele( fig. 57a ,b,c,d ,e):

-nordica - cu indivizi inalth longilini (cu trasaturi lungi). dolicoccfali (craniu alungit- indice

75 - 81) cu nasul lung si drept, cu parul blond neted moale, cu ochi albastri, piele alba rozata

- dinarica - cu

indivizi inalti, longilini,

brahicefali (craniul cu

diametrele longitudinal

si transversal aproape

egale - indice 81,0

85,4) cu nasul lung

coroiat, parul negrucastaniu. cu ochi negri,

piele inchisa

64



-alpina - cu indivizi scunz i si robusti, brevilini (cu trasaturi

scurte - trup si membre scurte si groase), brahice fali, cu nasul bont,

cu parul aspru - inchis, cu pigmentatie m oderate

-mediteranoida - cu indivizi scunzi. avand trasaturi fine,

longilini, dolicefali, cu fata ingusta, cu nas drept, cu parul negru -

moale - ondulat, cu ochi negri stralucitori, piele oachesa si calda

-esteuropoida - cu indivizi scunzi, brevilini, cu fata lata,

umerii obrajilor proeminenti si fanta palpebrala ”mongolo ida“ , cu

nasul cam, cu parul blond canepiu, cu ochii albastrii cenusii, pielea

alba galbuie.

Aceste subrase nu se intalnesc azi ca populatii alcatuite

numai dintr-o varianta sau alta, ci ca mixturi de caractere in indivizi

concreti. uneori greu dc clasificat.

In specia umana Homo sapiens sapiens, careia ii apartin toate

rasele umane nu exista rase pure, deoarece o astfel de rasa ar trebui

sa fie formata din indivizi homozigoti pentru toate genele alele.

Dupa cum se stie specia umana este extrem de heterozigoti. La om

consangvinizarea (cu cfectele ci negative) a fost impiedicata prin

leg isla te, prin religie. Populatiile umane prezinta o mare diversitatc

genetica, astfel ea cel mai adesea deosebirile genetice dintre indivizii

unei rase depasesc deosebirile genetice dintre rase.

Toate cercetarile modem e de genetica umana n-au reusit sa

pun3 in cv identa existenta unor diferente rasiale in ceea ce priveste

frecventa genelor care determina capa citatea intelectuala. Genele

pentru inteligenta, fiind relativ numeroase , se distribuie probabilisticA

in cadrul populatiilor si raselor umane care sunt heterozigote. In

once populatie sau rasa nu exista, din punct dc vedere geneticposibilitatea homozigotarii tuturor aeesto r gene si deci este exclusa

probabilitalca aparitiei unei rase cu frecventa marita de tolerante

sau genii. Indivizii dotati exceptional, adica talen tele si geniile, se

distribuie probabilistic in cadrul tuturor raselor umane, cu frecventa

similara.

ConcluzionSnd,se poate spune ca nu exista nici un criteriu

de a diferentia rasele umane de a diviza popula tiile umane in rase. Daca se utilizcaza un num ar

suficient de mare de caractere, atunci fiecare individ este o rasa. Un ultim argument in acest sens a

fost adus d eA C . W'fao/? pornind de la cereetarea nucleo tidelor ADN-ului m itocondrial: doi indiviziapartinind indiferent carei rase elasice,au in eomun 0,64 % dintre secvente in timp ce la celelalte

mamifere variatiile individuale sunt m ult mai mari.

Fig. 57 § Subrase umane

1 f tclineti !a w

■ Pentru ca diferentierea ra siala este relativ recen ta in ome nire (realizandu -se in ultimele cateva zeci de mii de

ani) imensa majoritate a genelor specifice este aceeasi in Tntreaga omenire.

o Neo mo gen italea, varietatea om enirii nu presu pun e supe rioritati sau inferioritati "abso lute1*, ci eventual

aptitudini felurite, complementare in cadml civilizatiei planetarc.

r r /4PLICMII* Analizati colegii de clasa si mcercati sa stabiliti la ei caracteristici apartinand diferitelor subrase.

65



Mutagtotzo si Urci(og«ii#xQ vmoni

Sfi ne reaminlim !

Diferiti factori naturali produc,

in mod constant, modificari la

nivelul materialului genetic*

Multe din aceste modificari pot fi

indepartate prin actiunea unui

proces reparator care actioneaza

la nivelul ADN. Altele insa se

instaleaza la nivelul materialului

genetic, determinand aparitia dc

mutatii,

C l a s i f i c a r e a m u t a t i i l o r

Mu tafia poate fi definita ca fenomenul prin care se

produc modificari in structura si functiile materialului genetic,

sub actiunea factorilor mutageni. Procesul prin care sc produc

mutatiile, poarta numele de mutagenezH

Aceste sehimbari se mostenesc de la o generatie la

alta. Ele nu se datoreaza efectelor recombinarii genetice sau

segregarii factorilor ereditari.Mutatiile se clasifica dupa mai multe criterii:

Dupa cantitatea de material genetic afectat:

genomice, cromozomale, genice;

Dupa modul de manifestare\ dominante, recesive,

codominante, letale - in stare homozigota determina aparitia

de indivizi incapabili de supravietuire, semiletale determina

in stare homozigota aparitia unor indivizi care supravietuiesc partial;

Dupa localizare mutatiile sunt: autozomale plasate pe autozomi, heterozomale plasate pe

heterozomi;

Din punct de vedere a I efectului : daunatoare, neutre9folositoare\

Dupa modul de aparitie : naturale spontane, artificiale provocate de om;

Dupa tipul de celule in care apar. gametice - care sunt ereditare si pot fi observate la descendenti

in diferite generatii. somatice - ce pot fi izolate si reproduse ca linii sau clone mutante la organismele

care se inm ultesc vegetativ.

Diferitele tipuri de mutatii pot determina in cursul dezvoltarii intrauterine aparitia unor

malformatii cu diferite grade de severitate, fenomen cunoscut sub numele de teratogcneza.

Tipur i de mutat i i umane

Mutatiile materialului genetic uman pot fi: genomice, cromozomale, genice producand maladiimai mult sau mai putin severe.

r—---- rr

k -

!;ig. 58 %Nou nascut lripk>id viu cu multiple

malformat i i

Maladii determinate de mutatii genom ice

Mutatiile genomice afecteaza genomul sau

complementul cromozomial prin modificarea

numarului de cromozom i si pot ft reprezentate de;

poliploidii si aneuploidii.

In poliploidie are loc o multiplicare a

numarului de seturi dc cromozomi. In cazul speciei

umane, poliploidia este letala. Au fost descrisecazuri de feti umani triploizi (2n = 3x =69

cromozomi) nascuti vii si care nu au supravietuit

mult timp (fig. 58).

66



i i

i iFecundatie

~ Y J VGameti

neechilibratigenet ic

Aneuploidia este determinata de modificarea

numarului de cromozomi (cu unul sau doi) in plus sau in

minus. Poate afecta fie autozomii - perechile 1-22

(aneuploidii autozomale), fie heterozomii -XX sau XY

(<aneuploidii heterozomale).

Aneuploidia rezulta dintr-o eroare: in tirnpul formarii

gametilor prin diviziune meiotica, nu se produce disjunctia

uneia sau mai multor perechi de cromozomi omologi. Dacao pereche de cromozomi omologi nu se mai separa si

migreaza spre acelasi pol rezulta gameti dezechilibrati

genetic (n+1) sau (n-1). Dupa fecundatie pot rezulta

indivizi cu trei cromozomi omologi- trisomie sau cu un

singur cromozom dintr-o pereche -mo nosom ie (fig. 59).

Cele mai cunoscute maladi i determinate de

aneuploidii autozomale sunt:

Sindromul Patau- determinat de trisomia 13 ;

persoanele afectate nu depasesc varsta de 3-4 luni,prezentand num eroase malformatii ale scheletului, inimii,

sistemului nervos central etc.

Sindromul Edwards- determinat de trisomia 18 ; indivizii afectati prezinta malformatii cardiace,

ale eapului, fetei, sunt inapoiati mintal,cu grave deficiente neuro-senzoriale.

Sindromul Down- determinat de trisomia 21 (fig. 60).

Are o incidenta de 1-2%o dar poa te cres te odata cu cresterea varste i mamei la 10%o (intre 40 -

45 ani) si la 2 1 % 0 in cazul mamelor peste 45 de ani. Cauza este scaderea eficientei meiozei ce duce la

non-d isjunctie frecven ta o data cu cresterea varstei ovocitului.

Cei afectati sunt de talie mica, craniul mic, rotund, cu profilul fetei plat. Gatul este scurt si gros,

mainile scurte si late (fig. 61). Dezvoltarea intelectuala este deficitara. Durata medic de viata este

redusa datorita sensibilitatii pe care o prezin ta la infectii.

Trisomie

Fig. 59 • Mecanismul aparitieianeuploidii ior

\ /

i iI m •i

\ r 0 »*

• •

« -

*

• +• - f * »

« »4

t m

»

m

« B

*

* • i* «

* •a e V« '4 i _ *; :

l-f*1 1

* *

I i» •

7

* i

a

1 - *

« •

•

• « •14 ft

6 3

Kl

¥ *

< t9 % i S

*T

f • It

* M

«

f )*

« *

v>

i t 1

u30

v - •* ** u «

3 1

X

t ft J J

11 .61 • C'opi! alect at dc s imir omu i D ownii\ >0 • T riso mia 21- ca rio tip

67



Aneuploidiile heterozomale sunt mult mai frecvente decat cele autozom ale. Ele se datoreaza

non-disjunctiei crom ozom ilor sexuali fie in ovogeneza femeii, fie in spermatogeneza barbatului unui

cuplu, sau la ambii. D etermina urmatoare le maladii :

Sindromul Turner (2n - 45 = 44 XO)

Este caracteristic femeilor. Aces tea sunt de statura m ica cu gatul patrat, cu par intins pe ceafa.

Organele genitale sunt slab dezvoltate. Prezinta anomalii cardiace, renale si sterilitate.

Lipseste cromatina sexuala.

Trisomia "X" (2n =47=44XXX)Apare la femei. Se asociaza o oarecare tcndin ta de virilitate - pilozitate pe fata si corp. Prezinta

sterilitate si debilitate mintala.

Sindromul Klinefelter (2n - 4 7 - 4 4 XXY)

Este intalnit la barbati. Sindromul se caracterizeaza prin talie inalta, musculatura slab dczvoltata,

bazin larg, dezvoltare anormala a mameloanelor, atrofiere testiculara, oarecare grad de retardare mintala.

Este prezenta cromatina sexuala.

Nu au fost semnalate eazuri cu cariotip de genul -2rv^45-44YO- deoarece absenta

cromozom ului X este letala - cromozom ul X fiind cscntial pentru supravietuire.

Maladii determinate de mutatii cromozomale

Mutatiile cromozom ale = cromozom iale sunt restructured ale cromozom ilor determinate de

ruperea unor fragmente de cromozomi sub actiunea factorilor de mediu. Fragmentui desprins accidental

contine un anumit numar de gene (fig. 62) s i :

<

g M O N O P L O ID IE

LU5DZ

LU

w

ANEUPLOIDIE P O L I P L O I D I E

CD

£V)z

<

1

cINVERSIEd

3I—ODa:

inLU

%-Jt il

!S(Dz:= LA NIVELUL UNUI CROMOZOM

DELETlEcd

2 CROMOZOMI

ACf?OCENTf?ICl

TRANSLOCAT1E

RECIPROCA DE

DOUASEGMENTE

NEOMOLOAGEUL MAI MULTOR CROMOZOMI

Fig. 62 # T ipu ri de n iututii«

-se poate reatasa cromozomului respectiv in pozitie inversa- inversie;-se poate atasa cromozomului omolog care astfel va dobandi gene in dublu exemplar - duplicatie\

-se poate atasa unui cromozom neom olog -translocatie sau se poate pierde - deletie.

68



Sindromul "Cri du chat “ - '’tipatu l pisicii“ a carei denum ire

deriva de la tipatul caracteristic pe care il prezinta nou nascutii cu

plans anormal, se datoreaza deletiei partiale a bratului scurt al

cromozomului din perechea a V-a.

Copiii bolnavi prezinta microcefalie cu grava intarziere mintala

(fig. 63)

Maladii determinate de mutatii genice

Mutatiile genice pot afecta genele in totalitate sau numaianum ite perechi de nucleotide.

Genele pot suferi modificari ale succesiunii nucleotidelor

determinand efecte diferite precum:

- aparitia unor anomalii morfologice:

- afecteaza sinteza unor proteine tulburdnd functiile unde

acestea sunt implicate;

-provoaca koli metabolice ereditare, etc,

Mutatiile gen ice pot fi autozomale si heterozomale.

1. Maladiile genice autozomale se manifest^ cu frecventa

egala la cele doua sexe si sunt determinate de mutatii dominante sauo . »

recesive ale unor gene situate in cromozo mii autozomi.

Cele dom inante sunt reprezentate de:

- Sindactilia - unirea degetelor de la maini si/sau de la picioare;

- Polidactilia - degete suplimentare la maini si / sau la picioare

(fig. 64)

- Prognatismul - marirea anorm ala a buzei inferioare insotita

de aplatizarea transversala a craniului. (fig. 65)

Cele recesive sunt reprezen tate de:

- Albinismul- absenta pigmentului melanic din piele par si

iris;

- Anemia falciformd - eritrocitele au form a de secera(fig. 6 6

Este determinata de inlocuirea acidului glutam ic cu valina in pozitia

a sasea a ca tene i d in molecu la de hemoglob ina .As t fe l

modificata,hemogIobina are o capacitate redusa de fixare a 0 ,s i de

aceea heteroz igoti i nu rezista b ine la efort.

2. Maladiile genice heterozomale se transmit eu frecventa

diferita la cele doua sexe si sunt determinate de mutatii ale unor gene

din heterozomi. Hemofilia este

a? 0 ma' adie sex-linkata,

f ’ * recesiva determinata de

prezenta unei gene

*" / mutante pe cromozomul X. Cei afectati au hemoragii

v / 4 puternice, la cele mai mici traumatisme .

J Gena fiind recesiva, o femcic - XhX-in stare

f ■: v hetcrozigotii este normals fenotipic insa un barbat - XhY-

este hemofilic. Aeeasta situatie se numeste hemizigotie.v ....- ■ - Deoarece barbatul are un singur locus pentru gena ”h‘\

! ; w *Anemia fakitoraia ® j acesta se poate exprima fenotipic intr-un singur exemplar.

69



Sanatoasa B o l n a v h e m o f i l i c ^

c rX X xh Y

Fi X IX

Qsanftoase Osa nitosi QS inltoase C/sar»ato?i + Pu r t i toare + Pur tAtnarePurtatoare

San£toasaPurtatoare Sart toS

cf

Fl

25% y SSnatoase

PyrtStoare

[ 1 3 X Y

cf 25% Bolnavi

hempfll ici

) 25% San&toase

25%O S in A to s i

Boala se manifesta la barbati dar se transmite pe linie

materna. Un barbat hemofilic va avea cu o femeie

normala numai copii normali deoarece cromozomul

cu gena Xh este mostenit numai de fete in timp ce

baietii m ostenesc de la mama cromozomul normal.i %Fiicele sunt sanatoase dar purtatoare ale genei Xh

(fig. 67).

Daltonismul este o maladie sex linkata,recesiva in care sunt afectati barbatii hemizigoti - XdY

si femeile hom ozigote - XuXd. Se transmite in acelasi

mod ca si hemofilia deoarece este determinat de o

gena plasata pe cromozomul X. Se manifesta prin

cecitate cromatica sau orbirea culorilor (incapacitatea

de a sesiza si de a discrimina in special culo rile rosu

si verde).

Miopatia Duchcnne , cunoscuta si sub numele

de distrofie musculara este Cauzata de o mutatie a

unei gene situate in cromozomul X si se manifesta

prin anomalii ale mersului la copiii mici pentru ca ja

2 0 ani, tinerii sa nu mai poata merge deloc ca u rmare

a atrofierii ireversibile a musculaturii.

3, Maladii metabolice ereditare

Maladiile metabolice ereditare sunt consecinte

ale mutatiilor gene lor si determina tulburari grave ale

metabolismului celular. Atunci cand genele afectate

de mutatii se gasesc in autozomi, maladiile provocate

de acestea se numesc autozomale si prezinta o frecventa egala la ambele sexe. Cele mai frecvente

maladii metabolice ereditare s u n t:

-hemoglobinopatiile determinate de mutatii ale genelor raspunzatoare de sinteza hemoglobinei.

Exemple; anemia falcifo rma si talasem ia major;

-maladii ce afecteaza metabolismid bazelor azotate purinice si pirimidinice - sunt determinate

de mutatii ale enzim elor ce intervin in primele faze ale sintezei purinelo r ducand la aparitia gutei ce se

manifesta prin cresterea cantitatii dc acid uric din sange si acumularea in articulatii a cristalelor de urat

de sodiu;

- maladii ce afecteaza metabolismidglucidelor determ inate de mutatii ce produc b locaje ale

proceselor de sinteza a glicogenului si ale proce selor de degradare a glucidelo r pentru elibcrare deenergie. Exemple: diabetul zaharat, fructozuria esentiala. etc;

- enzimopatiile- sunt determinate de mutatii ale genelor implicate in sinteza unor enzime.

In fig. 6 8 este prezentat un lant metabolic in care pornind de la aminoacidul fenilalanina

ingerat odata cu alimentele sau proven ind din proteinele tisulare intervin mai multe enzime care asigura

transformarea sa.

Aceste reactii pot fi afectate de cinci mutatii diferite care provoaca cinci maladii metabolice

ereditare diferite. Pe fiecare sageata este indicat numele bolii.

a) Fenilcetonurie acumularea de acid fenilpiruvic toxic pentru sistemul nervos.

b) Albinism (fig.69 ) nu sintetizeaza melanina, Albinoticii nu beneficiaza de protectia antiradiatiipe care o ofera melanina. Ochii alb inotic ilor sunt rosii, datorita faptului ca la ei in absenta pigmentului

din iris, vasele de sange ale retinei se pot vedea prin transparenta. Albinoticii au dificultati de vedere

si in general rezistenta mica la boli sau diversi factori din mediu.

I Fig. 6 M e m o f ii iat

70



Proteinealimentare i

Maladii metabolice ereditare umane apar prin blocarea metabolismuiui fenilalaninei Tn diverse etape

Fig, 69 • Copii ftlbinotic

Fig. 68 • Kant metabolic

c) in cretinismul sporadic (fig.70) este afectata formarea

hormonilor tiroidicni urmarea fiind aparitia tulburarilorde crestere,

dezvoltare somatica si psihica.

d) In (irozinoza bolnavul prezinta slabiciune musculara.

Factorii mutageniSunt factorii care indue modificari in structura si functiile

materialului genetic. /. Factorii mu tagenifizici sunt reprezentati de radiatiile:

- neionizante ultraviolete;

- ionizante Rontgen, gamma, alfa, beta, neutroni.

Produc rupturi ale catenelor macrom oleculelor de ADN sau

ale cromozomilor. Apar astfel legaturi intre timina - timina sau citozina

citozina (”dimeri“). Determina ruperea legaturilor de hidrogen,

moleculele dc ADN se contorsioneaza si se impiedica replicatia si

transcriptia.

2. Factoriimutagenichimicisunt foarte diversi: acid azotos,agenti alchilanti, unele antibiotice, majoritatea pesticidclor.

- Acidul azotos (H NO?) action eaza asupra bazelor azotate si

le transform a in substante analoage acestora:

adenina -------- HNO, ------------ ------► hipoxantina.

Hipoxantina nu mai fonn eaza legaturi de hidrogen cu timina,

ci cu citozina si ca urmare apar greseli de replicare.

- Agentii alkilanti prin metila re sau etilare produc analogi ai

bazelor azotate care blocheaza transcriptia.

3. Factorii mutageni biologici

Dintre agentii mutageni biologici se remarca virusurile si

elementele genetice mobile numite gene ” saritoare“ sau transpozoni.

ic- ■ *' ■ a „-• . '

X *

| Fig. 70 * Copii cu cretinism

jsporadic

71



- Virusurile pol produce restructurari cromozom iale dar si modificari la nivelul genelor.

-Acum cateva decenii s-a deseoperit ca in structura materialului genetic exista fragmente ADN

care, contrar celor stabilite de Morgan, se pot deplasa de la un locus la altul. Ele au fost numite

transpozoni. Uneori, transpozonii nu parasesc pur si simplu vechea pozitie ci, replicandu-se, lasa

acolo o copie a lor. Alteori ei produc o copie ARN care, la randul ei, prin transcriptie inversa produce

din nou m olecula ADN ce se va atasa in noua pozitie. Acest comportament este foarte asem anator cu

al unor virusuri ARN. Transpozomii se pot insera oriunde, efectul lor asupra genelor fiind de mai

multe ori mutagen, determinand restructurari ale secventelor nucleotidice.

Mobilitatea transpozonilor creste in conditii de stres provocat de mediu.

4. Exista un fo nd natural de radiatii care provin din spatiul cosmic sau din roc ile radioactive.

Activitatile nucleare au sporit insa riscurile eontaminarii radioaetive_Sunt binecunoscute efectele

produse de exploziile de la Hirosima, Nagasak i, de exploziile experimentale pentru testarea armelor

nucleare si de accidentele nuc leare de tipul celui de la Cemob al. Milioane de oameni au fost afectate

de contaminarea radioactiva a mediului. Dupa zeci de ani de la evenimentele m entionate mai persista

substante radioactive.

Izotopul strontiu 90 e st e r’confund at“ de organisme cu calciul (face parte din aceeasi grupa) si

se acumuleaza in oase. El supune unei iradieri permanente maduva hem atogena si de aceea leucemiaeste una din cele mai frecvente con secin te ale eontam inarii radioactive a mediului. Iodul 131 este

acum ulat de glanda tiroida crescand riscu l de aparitie a cancerului tiroidian.

5. Este foarte bine cunoscut efectul binefacator al razelor solare prin efectul de bronzare a

pielii si prin continutul de radiatii ultraviolete care stimuleaza sinteza vitaminei D (antirahitica) la

nivelul pielii. Putini stiu ca razele ultraviole te au potential cancerigen si ca expunerea p relungita la

soare poate induce cancerul pielii. Stratul de ozon care absoarbe cea mai mare parte a razelor ultraviolete,

in ultima vreme este foarte afectat mai ales de unele substante acum ulate in atmosfera (freonul) incat

exista perspectiva unei adevarate catastrofe ecologice pe care ar provoca-o disparitia stratului de

ozon.6 . Industria chimica produce zeci de mii de substan te si lista acestora creste zi de zi. Ele au

diferite utilizari: ingrasaminte chimice, pesticide, aditivi alimentari, coloranti, mase plastice,

medicam ente etc. In procesele de prelucrare se fonn eaza m ulti produsi intennediari si deseuri care

ajung in apa, aer, sol, pouandu-le. Multe din aceste substante sunt straine, neavand enzimele necesare,

nu le poate neutraliza. Toti acesti factori amintiti au efect mutagen, cancerigen sau teratogen (indue

malformatii). Se stie ca programul genetic din celula ou cuprinde instructiuni, potrivit carora, viitorul

organism se construieste pas cu pas prin foarte precise d iferentieri celulare. O cat de mica perturbatie

aparenta la nivelul acestui program complex, poate duee la greseli in realizarea lui. Este perturbata

dezvoltarea em brionara si se nasc copii cu malformatii.

_ netineli !Materialul genetic are in structura si functtile sale elemente stabilizatoare care se opun mutatiilor conservand

informatia ereditara.

/. Procesul reparator.

Daca factorii mutageni au produs o mutatie la nivelul unei catene de ADN, intervine un ansamblu de

enzime reparatoare care:

- decupeaza portiunea defecta;

- determina resinteza portiunii norm ale pe baza com plementaritatii cu catena opusa.

2. Moartea celular a programata genetic - apoptoza.Celulele cu structuri alterate pot fi recunoscute de limfocite si se declanseaza procesul de autodistrugerc

al acestora - crom atina se conden seaza ano rma l, apar rupturi la nive lul ADN, citoplasm a pierde apa, ioni, incat

i se reduce volumul. membrana se pliaza, celula se fragmenteaza si resturile sunt fagocitate.

72



ftnosnolii cromozomiol* oieciotcceneftrului umoii

Carcinogeneza reprezinta procesul prin care este indus cancerul.

Cancerul este o tulburare a diviziun ii celulare care se declanseaza atunci cand celula norm als

creste si se dezvolta necontrolat si invaziv. Celulele canceroase reprezinta mutante ale celulelor normale

care au suferit modificari ireversibile. Rezultatul acestor modificari in activitatea celulelor este formareaunei tumori, care isi mareste dim ensiuni le treptat iar celule canceroase din tum ora pot fi diseminate

prin circulatia sanguina in diferite regiuni ale corpului.

Neoplasm u t Aberatia Regiunea cromozomiala afectata

Leucemii JLcronica gra nu lo cita ra T ra nslo ca tie 9q34 si 22qll

L. cronieS limfocitara Trisomie 12

Limfoame Limfomul Burkitt Translocatie 8q24 si 14q32

Limfomul folicular Translocatie 14q32 si 18q21

• Benigne

Meningiom D elete sau monosomie 22q

Adenoame ale glandelor T ranslocatie 3p25 si 8ql2

salivare

Tum ori so tide • Malignc

Sarcom Ewing Translocatie 1lq24 si 22q 12

Tumora testiculara Izocromozom 12p

Carcinom pulmonar Deictic 3p 13-23

Liposarcom mixoid Translocatie 12q 13 si I6pl 1

Neuroblastom D elete 1p 3 1 pana la 3p36

lletinoblastom Deictic 13tj 14

ig. 71 • C ariotip um an in leucemia m ieluida

Procesul de carcinogeneza se desfasoara in mai multe etape unitierea aparitia de mutatii in

celulele som atice; dezvoltarea si progresia proli ferarea celule lor mutante

In procesul de carcinog eneza un rol decisiv il prezinta agendi carei.no.geni reprezentali de

73



c

segment din genomul gazda

Im w m m

TTHTi )udJJLU

genom viral

() ) gag ) pol ) env ) )

I

incl

a'

includerea unei genedin celula gazdS in

genomul viral

i> >gag ■ pof env

Fig. 72 • Virusul sa rcom ului Rous

a) diferite substante chimice:

- pesticide le bogate in arsenic indue cancerul

pulmonar;

- unele uleiuri minerale indue cancerul de

piele;

- benzenul poate induce leucemia;

- fumul de tigara induce cancer in organele

aparatului respirator, digestiv, excretorb) radiatiile neionizante si ionizante indue

cancer de piele.

c) unele virusuri pot constitui patogeni al

cancerului.

Cele mai multe cauze ale procesului de

carcinogeneza sunt reprezentate de leziuni in molecula

de ADN, dc mutatiile num erice sau structurale ale

cromozomilor dar si de deficiente in repararea

leziunilor din molecula de ADN sau de fragilitateacromozomilor.

S-a evidentiat faptul ca unele tumori contin celule cu numeroase anomalii de structura a

cro m ozom ilor : translocatii reciproce, deletii, duplicatii,etc. sau sunt asociate cu rearanjamente S-S-a

evidentiat faptul ca unele tumori contin celule cu numeroase anomalii de structura a cro m ozo m ilor:

translocatii reciproce, deletii, duplicatii,etc. sau sunt asociate cu rearanjamente cromozomiale, care in

unele cazuri se transmit ereditar.

Astfel, cancerul sanguin (leucemia cronica mieloida) este asociat la om cu deletia bratului lung

al crom ozom ului 22 si translocatia sa recip roca cu un segment din cromozom ul 9 (fig.71).

Cancerul de sail prezinta niuneroase linii celulare determinate de interschimburi intre cromozomul

I uman si oricare dintre ceilalti cromozomi ai complem entului.

In cazul limfomului Burkitt, transformarea maligna este insotita de o translocatie intre

cromozomul 8 si cromozomul 14. Celulele transformate malign sunt in acest caz limfocitele

producatoare de imunoglobuline.

Pentru descrierca modului in care mutatiile determ ina aparitia cancerului a fost utilizata tehnica

tramfe.ctiei care presupune desfasurarea urmatoarelor etape:

a. izolarea ADN nuclear din celulele tum orale umane;

b. fragmentarea ADN extras cu ajutorul enzimelor;

c. testarea capacitatii fiecarui fragment de a induce cancer in celulele umane. S-a demonstrat ca

este necesara numai o gena specifica pen tru transformarea unei celule care se divide norm al intr-o

celula canceroasa. O astfel de gena se numeste oncogena.

Oncogenele sunt versiuni modificate ale unor gene normale denum ite protooncogene, bcnigne,

prezente in celulele normale care codifica proteine necesare structurii si functiilor normale ale celulei.

Acestea sunt un grup de gene care joaca un rol principal in controlul proliferarii si diferentierii celulare.

Prin activarea protooncogenelor sub actiunea agentilor carcinogeni, celulele normale sufera modificari

irevcrsibile si devin mutante. In aeeasta situatie ele se dezvolta rapid, anarhic, dand nastere unei

populatii de celule cu caracteristici similare. Tum orile au deci origine clonala.

Prin compararea oncogenelor cu genele omoloage normale au fost formulate urmatoarele

concluzii:- la originea aparitiei cancerului stau schimbarile din activitatea celu lelor care au loc la nivelul

suprafetei interne a mem branei celulare si sunt implicate in declansarea diviziunii celulare;

74



capsida

ARN

anvelopa externa

ARN viral

ADN viral

src

+ raverstranscriptazS

CITOPLASMA

CELULEI GAZDA

MEMBRANA

PLASMATIC

ADN CELULAARN viral

ARN mesager

Genom Proteina pt,

pentru particula viraB ( Pr°' f ni*particula ,, j -------------- cod,ficata

viralSde src

Noi particulevirale ale

virusului

sarcomului Rous

Fit* 73 • T ran sm iter ea VSR

- este suflcienta o mutatie a ADN care

codifica proteinele implicate in diviziunea celulara

pentru a se genera transformarea maligna a celulei;

- mutatia unei gene in oncogena, petrecuta

in celule diferite, poate determina forme diferite

de cancer; astfel, este foarte posibil ca un num ar

mic de gene sa fie responsabile de numeroase

forme de cancer.

Frecventa mare a initierii cancerului la

varste de peste 40 de ani este probabil cauzata de

acum ularea de mutatii atat la nivelul mem branei

celulare cat si la nivelul nuclcului.

Alte forme de cancer au origine virala fiind

determinate indeosebi de retrovirusuri: virusul

sarcomului Rous (VSR), virusul H1V1 si HIV2.

etc,

VSR detem iina sarcomul Rous- cance r al

tesutului conjunctiv al puilor de gaina. Pentru

replicarea ARN viral acesta este copiat mai intai

intr-o molecula de ADN sub actiunea enzimei

rcverstranscriptaza, ARN-ul virusului sarcomului

Rous contine numai cateva gene (fig 72) care

codifica proteinele capsidei virale (env si gag) si enzima rcverstranscriptaza (pol) care catalizeaza

sinteza unui ADN-copie a ARN viral. La acestea se adauga gena src pentru sarcom care este inglobata

din genomul gazdei in timpul unor infectii anterioare.

Gena src este inactiva in celulele puilor de gaina, dar devine activa daca este inco rporate in

genomul VSR cand acesta infecteaza o noua gazda (fig.73). Incorporate in virus, gena nu raspunde

la enz imele de control care o inactiveaza si, in consecinta, se exprima.

f f jfteiineii !

Potcntialul m utagen al mediului incon jurator a cunoscut o crestere considerabila din cauza

acumularii de factori mutageni produsi de industria modema.

■ /i p l i c ^ t i i1. Precizati cum are loc clivarea (diviziunea) normala a

centromerului la trecerea de la metafaza la anafaza. La un

cromozom metafazic carc prezinta urmatoarea succesiune

de gene:

a) Redati prin desen clivarea longitudinala a centromerului

in cursul diviziunii, cu formarea crom ozom ilor fii (genetic

identici).

b) Ce se intampla daca agentul mutagen induce diviziunea

transversala a centromerului?

c) Dupa separarea celor doua brate cromozomiale,

redesenati-le ca si cand ar fi un cromozom normal cu

orientarea telomer - centromer - telomer.

1A- -A TOLOMER

B - -B

C - - cD - -D

C E N T R Q M E R

TELOMER

75



• La intrebarile de mai jos , sunt corecte unul sau mai multe raspunsuri.

1. Evidential aneploidiile autozomale:

A. Sindromul D own - Trisomia 21

B. Sindromul Turner

C. Sindromul Edwards-Trisomia 18

D. Sindromul Patau - Trisomia 13

E. Sindromul Klinefelter

2. ”Cri du C hat44. tipatul pis icii“ :

A. Este determinata de deletia partiala a bratului scurt al cromozom ului 5

B. Este o aberatie structurala C. Este o maladie metabolica ereditara.

D. Este un sindrom autozomal

E.Indivizii afectati prezinta m icrocefalie cu grava intarziere mintala

3. Albinismul

A. Este o malad ie metabolica ered itara B. Se transm ite recesiv

C. Se transmite dominant

D. Este provocata de mutatia genei care controleaza sinteza enzimei ce intervine in

procesul de transform are a fenilalaninei in tirozina.

E. Consta in blocarea producerii de melanina.

4. Intr-o familie in care parintii sunt sanatosi apare un copii cu albinism. Care sunt genotipurilc

parintilor?

A. cc x cc B. CC X CC C. CC X CC

D. CC X CC E. Cc x C c

5. Daca tatal este sanatos si mama vede bine, d ar poarta o gena daltoniana:

A. Baietii care se nasc in acest cup lu sunt sanatosi 100%

B. Baietii sunt sanatosi doar 50%f

C. Fetele vad bine doar 50%D. Toti copii sunt sanatosi

E. Toti copii sunt daltonisti

5 IMUNOGENETICA

Antigen*. Alargcni. d^Hcerpi

5 d n e r e a m i n f i m !

Semnalele pe care le primim din mediu! inco njuraior sub forma de sunete, lumina caldura si

mirosuri sunt traduse prin interm ediul recepto ri lor senzoriali intr-un limbaj comun al sistemuiui

nervos - impulsul nervos

Imunitatea este capacitatea unui organism de a asigura apdrarea integritatii genetice si a

individualitdtii sale fata de anumitifactori nocivi de natura diferita.

Fiecare organism este inzestrat cu capac itatea de a face deosebirea intre ceea ce ii apartine -

76



self- si ceea ce nu ii apartine, ii este strain -nonself Elementeleselfyot fi reprezentate de constituienti

proprii, modificati prin mutatii genetice sau cu alterari de alta natura, pe cand factorii nonself sunt

reprezentati de material strain ce apare in celule prin intermediul unor agenti infectiosi, substante

chimice alogene,etc

Receptionarea si traducerea sem nalelor sunt fenomene de suprafata, dependente de existenta

elementelor de recunoastere asociate membranei celulare, numite receptori. Pe celule au fost identificate

tipuri multiple de receptori, astfel ca pe una si aceeasi celula coexista de obicei receptori variati si

distincti pentru inregistrarea semnalelor chimice.Mijloaeele de aparare la nivel celular au la baza

meeanism e genetice.

Ant igen - ant icorp

Patrunderea in organism a unor proteine straine, dar si prezenta in organism a unor proteine

proprii denaturate sau a unor substante chimice care nu au prin ele insele proprictati antigenice, dar

care se combina cu proteinele gazdei dand nasterc unui complex nou, strain pentru organism, va duce

la formarea de anticorpi.

-Antigenul este substanta de natura proteica care are capacitatea de a provoea in organismformarea de anticorpi cu care reactioneaza specific.

- Anticorpii sunt substante proteice de tip globulinic, sintetizate in organism ca raspuns la un

stimul antigenic si care reactioneaza specific cu antigenul omolog.

Sistemu l im un itar este constituit din doua componente principale; imunitatea celulara si

imunitatea umorala. Aceste com ponen te se dezvolta de-a lungul unor cai de difcrentiere separate,

insa in inte rre late , in care sunt implicate mai multe tipuri de celule si tesuturi.

Limfocitul este celula centrala in imunologie. Studii privitoare la diversi markeri de pe membrana

limfocitelor si la activitatile lor functionate au permis identificarea a doua populatii principale de

limfocite, denumite limfocite ”T“ si limfocite ”B " De$i ele reprezinta populatii separa te, au fost

dem onstrate mai multe zone de cooperare intre ele.

Limfocitele T (celulele T) sunt denum ite astfel pentru ca sunt derivate din timus sau influentate

de timus in cursul dezvoltarii lor. Celulele ’TVsunt raspunzatoare de diverse functii ale imunitatii

celulare, incluzand: reactivitatea cutanata intarziata, apararea impo triva anum itor microorganisme,

fungi, agenti patogeni bacterieni intracelulari, virusuri, respingerea imunologica la alogrcfe etc.

Limfocitele ”T“ prezinta markeri de suprafata care functioneaza ca receptori. Receptorii sunt de natura

imunoglobulinica si au proprietatea de a recunoaste antigenul si de a se lega de el. Lim foc itele ’T 4 nu

produc anticorpi circulanti si nu dau nastere la celule secretoare de anticorpi. Exista mai multe tipuri

de limfocite ”T“ , cele mai importante fiind:

a) limfocite ”T “ reglatoare: - de tip helper (ajutatoare);

- de tip supresor (inhibitoare);

b^ limfocitele ”TUefectoare - de tip Killer (citotoxice)

Limfocitele 'T “ reglatoare pot amplifica (sub forma de celule helper) sau pot suprima (sub

fonna de celule supresoare) raspunsurile altor limfocite T sau B. Mai precis, celulele ajutatoare helper

stimuleaza limfocitele la iupta, iar cele supresoare protejeaza organismul de efectele proprii ale apararii

exagerate.

Limfocitele ”T “ efectoare sunt capabile sa ucida celulele ce poarta antigenele de

histocompatibilitate (in transplante) sau cele tumorale, deci sunt raspunzatoare de respingerea grefclor

de tesut strain si tumori.y j

Limfocitele ”B “ (celulele B) sunt denumite astfel pentru ca se dezvolta in bursa lui Fabricius

la pasari si in maduva osoasa la unele specii, printre care si la om. Ce lulele B si celulele plasm atice

77



care provin din ele sunt raspunzatoare de functiile de

imunitate umorala. Aeeasta inseamna producerea de

proteine plasmatice circulante, numite anticorpi.

Molecula de anticorp este formata din 4 lanturi

polipeptidice identice intre ele doua cate doua. Doua

sunt lanturi lungi numite lanturi ”H“ prescur tarea

cuvantului englezesc heavy (greu) si doua scurte, numite

dc la cuvantul eng lezesc light (usor) (fig. 74). Unlant greu interactioneaza specific cu unul usor, formand

o jumatate simetrica a moleculei de imunoglobulina.

Molecula este formata dintr-o regiune constants, comuna

diferitilor anticorpi (C) si din doua portiuni specifice,

variabile (V). Acestea din urma reprezinta siturile de

com binare cu antigenii.

Cele doua lanturi ' uso are“ au fost denum ite9 *

kappa si lambda. Nu ele constitu te criteriul de clasificare

ale imunoglobulinelor ci lanturilc ”gre leu cele cinci tipuri: alpha, gamma, miu, delta, epsilon.In functie de lanturile grele, imunoglobulinele (Ig) au fost notate A, G (fig. 75), M, D, E.si

reprezinta 2 0 % din proteinele plasmatice.

Limfocitele B alcatuiesc un nou tip de celule. Ele poseda ca markeri de suprafata un tip special

de microglobulina IgM, complet exteriorizata, ce functioneaza ca situs pentru recunoasterea antigenului.

Cand se intalnesc cu antigenele proprii, dupa o recunoastere reciproca, adera sau se leaga la ele.

Celulele B puse astfel in miscare se transfo rma imediat:

IgA 15% - aparatorul m ucoaselor

LgG 75% - singura clasa de imunoglobuline care poate strabate placenta la om:

- sunt raspunzatoare dc protectia non nascutilor in primele luni de viata;IgM 10% * constituie avan garda organismului in toate contactele cu antigen! noi, de aceea a

fost numit "anticorp timpuriu“;

IgD 0,2% - imprcuna cu IgM reprezinta imu noglobu linele predom inante pe .sup rafa ta

limfocitelor B umane, probabil intervin in diferentierea acestor celule;

IgE 0,04% - rol major in ceca ce priveste hipersensibili tatca specifica;

- se leaga cu mare afinitate dc ce lulele tisulare (mastocite) da r si dc alergeni;

a) O parte devin celule plasm atice, care pot fi considerate fabrici de anticorpi. Ele produc in

fiecare secunda cca 2 mii de molecule.

Ahticorpul in forma de ”Y‘\ prin cele douaterminatii lipicioase, se poate lega de doua

antigene, stimuland si lipirca antigene lor intre

ele si astfel deven ind o tinta mai usoara pentru

leucoci te le fagoci tare - neutrof i le le s i

macrofagele.

b)

limfocitele T, se transforma in celule cu

memorie. Acestea opresc efectivul limfocitelor

program ate sa sesizeze antigenii. Cu alia

ocazie, daca apare acelasi antigen, organismul

i Fig. 75 • S tru ctu ra moleculei Uc ® ; este pregatit si se apara impotriva lui mult mai

imunogtobulirtidgG) I repede si cu mai mu lta eficienta.

-s-s- \ p v \ •6-S-

-H1 a*

1

78



Aeeasta este baza imunitatii.

Introducand in corp doze mici de microbi sau fragmente de microbi slabiti, sistemul im unitar

reactioneaza imediat, intoemai ca si cum patrunderea acestora ar fi reala. Astfel devenim imuni sau

rezistenti fara sa fi primit boala respec tiva. Substan ta injeetata este un vaccin, iar procesul prin care

devenim rezistenti fata de diferite boli infectioase este imunitatea.

Sinteza proteinelor - anticorpi este un proces cu determinism genetic identic cu al oricarui

proces de sinteza a proteinelor. Intoemai c a si pentru celelalte celule secretorii de proteine, in genomul

celulelor producatoare de anticorpi exista o parte de ADN care functioneaza obligatoriu pentru

realizarea planului de structura a celulei respective si o parte pentru sinteza anticorpilor.

Antigenele sunt informationale, adica cu o configuratie spatiala specifica, constanta, astfel

incat indue fiecare in parte, formarea unuia si aeeluiasi tip de anticorpi, cu care vor putea combina

intotdeauna specific.

Fiecare organism este capabil sa sintetizeze anticorpi numai impotriva acelor molecule ’’potential

antigenice“ a caror configuratie structurala difera semn ificativ de cea a propriilor sale com ponente

(num ite self) si pe care le poate recu noas te ca straine (non self), deoarece le poate metaboliza.

Denumirea de alergen este un termen a lternativ folosit de alergologi pentru o rice antigen care

stimuleaza producerea de IgE. Anticorpii Ig£ ofera un exemplu elocvent a naturii bifunctionale a

moleculelor de anticorpi. IgE se leaga cu foarte mare afinitate de celulele unui tesut, dar si de alergeni,

In acel moment IgE declanseaza eliberarea din histocite a unor mediatori raspunzatori de reactiile

cutanate veziculopapuloase caracteristice provocate prin cxpunerca pielii subiectilor alergici la alergeni.

Alergia este o reactie anormala a organismului la una sau mai multe substante inofensive. in

general, pentru marea majoritate a oamenilor. Substantele care provoaca reactii alergice poarta

denumirea de alergeni. Alergia este in esenta o afectiunc fizica, dar factorii psiho-emotionali (stresul,

frica, furia etc.) pot determina sau agrava simptomato logia.

Cele mai com une surse pentru alergii sunt: polenul copacilor, ierburilor si gramineelor, praful

de casa, mucegaiurile, animalele, anumite alimente si medicamente, precum si intepaturile de insecte.

Dupa calea dc patrund ere in organism, alergenii pot fi clasificati in: pneumoalergeni (polen, prafde

casa, mucegaiuri, peri si epiderme de animale), alergeni alimentari (albusul de ou, laptele de vaca,

capsuni, fragi, etc), alergeni de insecte (veninuri de insecte), alergeni medicamentosi si alergeni

chimici (profcsionali sau nu). Seutul de aparare al organismului impotriva infectiilor si bolilor este

format din anticorpi sau imunoglobuline.

Unele persoane produc in exces un anum it anticorp numit imunoglobulina E (IgE). Anticorpii

IgE In cantitati abundente, suprareactioneaza atunci cand intra in contact cu un alergen, stimuland

eliminarea in organism a unor compusi chimici care la randul lor accelereaza simptomele alergiei

mediate de IgE. Alergenii pot provoca si alte reactii alergice in care anticorpii IgE nu sunt implicatidirect.

Reactiile alergice determina simptom e variate, ale diferitelor organe si sisteme, localizate mai

frecvent la nivelul:

-nasulu i rinita alergica sau ’’febra fanului", cu simptom e precum mancarime si eongestie

nazala, stranut si secretii nazale apoase;

-pMmanilor-astm bronsic, cu simptome precum senzatii de sufocare si wheezing (’’suierat^);

-ochilor conjunctivita, cu mancarimi, roseata si lacrimare;

-pielii prin: eczerne (dermatite atipice), eruptic insotita de mancarimi la nivelul bratelor,

picioarelor si gatului; dermatite de contact, leziuni caracteristice insotite dc mancarimi care pot apareain unna eontactului direct cu substante provenite din produse eosmetjee, bijuterii, imbracaminte, precum

si prin contactul cu diversi alergeni profesionali: urticarie, care provoaca mancarime pe piele, buze, in

aura sau nas;

79



Alergiile afecteaza aproxim ativ 20% din popu latie, iar o parte din ele sunt transm ise ereditar.

Primele simptome ale alergiei pot aparea la orice varsta, dar cei care sunt predispusi la alergii,

vor dezvolta simptome inca din copilarie.

Impt lcat i i a le imunogenet ic i i in t ransplantul de organe*Pentru ca o grefa (transplant) sa nu sufere o reaetie de respingere, trebuie sa existe identitate

sau similitudine in configuratia antigenelor de histocompatibilitate, situatie intalnita indeosebi la gemenii

univitelini.La baza declansarii RRG (rcactia de respingere a grefei) stau urmatoarele cauze:

-specializarea fina a limfocitelor T in detectarea oricaror ”alterari“ ale antigenelor de

histocompatibilitate;

-polimorfismul extrem al antigenelor de histocompatibilitate, de la individ la individ, chiar in

cadrul aeeluiasi allotip.

Mecanismele deproducere a RRG sunt de doua tipuri:

-meeanisme imun-celulare- in care limfocitele T ale primitorului recunosc antigenele donatorului

transformandu-se in celule T efectorii care determ ina procese citotoxice.

-meeanisme imun-umorale- limfocitele B recunosc antigenele donatorului se transforma in

plasmoeite si secreta anticorpi anti-grefa.

RRG se realizeaza sub doua form e:

a. reactia "gazda contra grefa “ care este de trei tipuri: imediata, acuta si cronica;

b. reactia ”'grefa contra gazda“ determinata de faptul ca grefa poarta ea insasi celule limfocitare,

cu capacitate rcactiva fata de antigenele HLA ale primitorului.

Prevenirea RRG se poate realiza prin:

-imunosupresie nespecifica- prin u tilizarea unor substante m edicamentoase (corticosteroizi,

ciclofbsfamide,ete.)

-imunosupresie specifica- prin care se incearca o deprimare specifica a raspunsului imun al

limfocitelor organului transplanted.

I n t e r f e r o n u lUn mecanism interesant de aparare la nivel molecular-celular este si cel al interferentei,

reprezentand imunitatea pe care o dobandeste o celula fata de un virus ca urmare a unui contact

prealabil cu o particu la viral a. Aeeasta im unita te are la bazci formarea nu de anticorpi ci de interferon-

moleeula pro tein ic! specifica carc inhiba niultiplicarea virala. Fenomenul a fost: deseoperit in anul

1957 dc catre A.I.Sachs si./. Lindemann, care au izolat si identificat interferonul. Con siderat initial a

avea doar efeet antiviral, interferonul s-a dovedit ulterior a avea de asemenea proprietati antitumorale

si anticelulare directe. Practic, orice celula a corpului este capabila de a produce interferon, actionand

de indala ce s-a produs infectia virala. dup a care actione aza anticorpii. interferonul avand durata dcviata limitata. Mccanismul de actiune a intcrferonului este se pare, inductia sintezei unui represor care

se leaga la AR Nm viral, impiedicand functionarea sa si astfel nu se sintetizeaza enzimele care intervin

in replicarea genomului viral. Gena pentru interferon aflata in mod normal in celula in stare represata

este dcrcpresata la patrundcrca acidu lui nucleic viral in celula.

Interferonul- proteina semnal- inhibitor al replicarii materialului genetic viral- poate fi transportat

pe cale sangu ina sau umora la in alte [email protected], conferind celulelo r imunitate lata de infectia virala. Ei

prezinta specificita te de specie si de aceea pentru a fi folosit la om. el trebuie sa fie sintcti/.at in culturi

de celule umane. Dar, in cultura. celulele producatoare dc interferon au o durata scurta de viata. Acest

impediment a fost surmontat prin realizarea de hibrizi celulari (som atici ) dintre celulele producatoarede interferon si celule umane transfb nna te malign care au o mare capacitate de diviziune, aparand a fi

"nemuritoare‘\ Asemenea hibrizi ceiulari se numesc Hibridoma.

80

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]



I Ret inet i !

Fiecare organism sintetizeaza anticorpii numai impotriva acelor molecule "potential antigenice“

care au o structura diferita de cea a prop riilor sale compon ente, sunt recunoscute ca straine si

sunt apte de a fi degradate de catre sistemele enzimatice ale organismului, care produce anticorpii

specifici.

Din cele prezentate rezulta in mod clar implicatiile geneticii in imunologie, ceea ce in ultimultimp a conturat o noua ramura a geneticii numita imunogenetica.

I /JPUOJH1. Comentati urm atoarele situatii:* 1

A, Praetica medicala a dovedit ade sea ca organismul unei femei Rh negative, care a ramas

insarcinata cu un barbat Rh pozitiv poate sa dobandeasca proprietatea nedorita de a fabrica

anticorpi impotriva globulelor rosii ale fetilor care au grupa sangvina Rh pozitiv ca a tatalui.

Anticorp ii mamei distru g globulele rosii ale propriului copii care poate muri in urma icterului

hemolitic grav.

B. Autogrefele sunt portiuni din tesuturi mutate de pe o zona a corpului pe alta. Hom ogrefele

sunt grefe de la un ind ivid la altul: grefe de la mama la fiu, grefe de la gemeni univitelini sau

grefe de la un individ la altul fara sa fie rude.

C, In numeroase eazuri lim focitele se aduna la marginea grefei si distrug tesutul grefat.

6CONSIDER ATII BIOETICE iN GENETICA

u m a n A

Domtnii d m oplkabilitate In gtntlico umon6

Unele metode t rad i t iona le de

cercetare sunt greu de ap licat in genetica

umana din mai multe motive:

1. La om din motive etice,religioase nu pot fi realizate experiente de

analiza genetica si urmarirea rezultatelor

hibridizarii intre diferite variante, asa cum

sc fac la animale si plante.A

2. In ai doilea rand o dificultate

importanta a cercetarilor de genetica

umana constituie timpui indelungat dintre

o generatie si alta. aproxim ativ 30 dc an i.

3 . 0 alta problema care ingrcuneazacercetarile de genetica umana, o constituie

Acestea sunt motivele care au dus la

umana unele clasice altele moderne printre

Sfi ne reominlim !

Mendel a elaborat legile ereditatii utilizand camaterial de cercetare diferite soiuri de mazare. Tezele

teoriei cromozomale au fost formulate de Morgan in

urma num eroaselor cercetari efctuate pe musculita

de otet. Descifrarea ,in cele mai mici amanunte,a

tainelor ereditatii a fost posibila datorita opoitiuiitatilor

oferite de o gama variata de procedee si metode:

incrucisari aleatorii intre indivizi, metode citologice,

biochimice, citogenetice. matematice, statistice,etc.

descenden ta relativ redusa a unei familii.

elaborarea unor metode specifice de cercetare in genetica

care:

s i



Genera ia

Descender)^ Tn ' ) normalsordinea na§terii B§rbatnorm9,(de la stSnga

la dreapta) >Necunoscut

^ Femeie afectati

I Bdrtat afectat

O r - n

in

6 t6

<5 <!

f a

\

Gemenirrionozigo i

Gemenidizigo i

ilf folositc in ale

- Studiul gemenilor monozigoti;

- Studiul pedigreului - arborelui

genealogic;

- Studiulfamiliilor consanguine;

- Studiul complementului cromozomial

prin tehnici de bandare;

- Studiul cromatinei sexuale.

Eredopatologia umana eonsemneaza

astazi peste 2 500 maladii ereditare care afecteaza

toate caracteristicile morfologice, fiziologice,

biochim ice si de comportament ale fiintei umane.

De aceea pentru prevenirea acestor boli un rol

important il au asa numitele sfaturigenetice si

diagnosticul prenatal.

Sfaturilegenetice sunt adresate cuplurilor

si au rolul de a informa asupra riscului de a avea

urmasi cu anomalii ereditare .

Sfaturile genetice sunt indicate in u rmatoa rele situatii:

1 . unul sau ambii p arinti sunt afec tati de o maladie ereditara;

2 . persoan e sanatoase care au in familie rude cu boli ereditare;

3. parinti care un copii afectat ered itar si vor sa cunoasca riscul de a avea alti copii afectati;

4. cuplul prezinta un caz de consangvin izare;

5. au avut loc avorturi spontane repe tate,

Diagnosticulprenatal urmareste detecta rea unor maladii, din primele luni de sarcina.

Pornind de la istoricul unei boli intr-o familie data, se poate realiza arborele genealogic (pedigreul)

care este reprezentat de o diagrama(fig. 76). Aeeas ta urmareste relatiile care se stabilesc intre membrii

familiei si modul de transm itere al bolii, Oaca se cunoaste modul prin care se transmite maladia, se pot

face prcviziuni in privinta descendentci pentru aprecierea riscului gcnetic.

In prezent prin analiza lichidului amniotic (amniocenteza) de la femeile insarcinate, este posibil

sa fie detecta te o serie de maladii cro mozomiale si genetice. In functie de gravitatea lor se poate lua

decizia de a intrerupe sau de a continua sarcina,

Tehnica amniocentezei permite extragerea cu ajutorul unei seringi speciale, a unei mici cantitati

din lichidul amniotic, in care se afla celulele desprinse din fatul uman. Lichidul amniotic extras se

centrifugheaza, supematantul se arunca, iar sedimentul ce lular se introduce intr-un mediu de cultura,

unde celulele se inmultesc. Aceste celule sunt folosite in analiza genetica pentru stabilirea sexuluiuman si pentru a constata daca fatul este afecta t de boli cromozomia le sau genetice (fig.77)

Fertilizarea in vitro (FIV) inseamna crearea omului in afara corpului uman. Se foloseste

spermatozoidul barbatului si ovulul femeii. Prin contopirea celor doi gameti, intr-un mediu de cultura

special in conditii de laborator, se formeaza zigotul. Acesta in urma unor diviziuni separate da

nastere embrionului. La 72 de ore de la conceptie, embrionul este transferat la mama purtatoare

(tehnica num ita embriotransfer). Fertilitatea nu intervine in complexul genetic al copilului, astfel ca

intre fatul creat in vitro si fatul procreat natural (in vitro) nu apar deosebiri ale dezvoltarii.

Ca regula generala se implanteaza 2 -3 embrioni femeilor sub 35 de ani si nu mai mult de 4 celor

peste 35. Necesitatea transferului de embrioni multipli pentru ca cel putin unul sa fie implantat cu succes,duce la aparitia sarcinilor multiple in aproximativ 25-30% din cazuri. In majoritatea cazurilor este vorba dc

sarcina gemelara. Rata de aparitie a tripletilor este de 5%, iar a cvadrupletilor este sub 1%.

82



viiozitaticoriale'

placenta

punctie cu 15-20 ml din lichidul amniotic saudin sSngele circulant al cordonului ombilical

n r

lichid amniotic

cordon ombilical

sapiamanaj

placenta

amniocenteza(TncepSnd de la a 17-a sSptSmlnS)

puse tn culturide celule prelevate

analiza cromzomiala analiza biochimici

depistarea anomaliilor cromozomiale depistarea anomaliilor genetice- trisomia 21 (mongolism) - drepanocitoza 11- trisomiile 13 si 18 - hemofiliile A si B(X)- sindromul Klmefelter(XXY) - mucoviscidoia 7- sindromul Turner(XQ)___________ - miopatia Puchenne(X)_____________

Fig. 77 • Amniocenteza t

La 2 saptamani de la em brio trans fer se efectueaza testul de sarcina din sange, Embrio nii care

nu s-au folosit se pastreaza intr-un con gelato r pe o perioada nclimitata, congelarea facandu -se la o zi

dupa obtinerea lor. Se pastreaza numai acei embrioni care sunt normali si care prezinta o diviziunecclulara normala. Embrionii se decongeleaza si se folosesc cand tratamentul a esuat.

In urma FI V, nu exista o crestere a riscului malformatiilor. E volutia unei sarcini aparuta dupa

FI V este exact ca a unei sarcini aparu ta pe cale n atu ra l! Rata de sarcina dup FIV ajunge la 50%.

Fer tilizarea in vitro este utilizata:

- la cuplurile care nu pot concepe un copii dupa un an de incercare;

- in cazuri de infe rtilitate mascul ina severa (cantitate mica de spermatozoizi produsi sau o

mobilitate mica a acestora);

- in situati i in care canti tatea si cal itatea ovulelor este slaba;

- in cazul femeilor carora li s-au infundat trompele uterine sau carora li s-au legat trompele;- in cazul barb atilor care au suferit o operatic de vasectomie.

Primul copii nascut prin FIV s-a realizat. in anul 1978. In anul 1996 s-a reus it prima operatie de

fertilizare in vitro in Romania.

Clonarea terapeuticH

Pentru clonare. la organ ismele anim ale si la om, se utilizeaza ovulul anucleat. Un astfel de ovul

se obtine fie folosind o microseringa cu ajutorul careia se scoate nucleul sau se ”sterilizeazS“ genetic

ovulul prin folosirea unui fascicul de raze UV sau prin tehnica laser.

In ovulul anucleat (lipsit dc nucleu) se introduce nucleul diploid, prelevat prin microch irurgie,

dintr-o celula a corpului (epiderma, epite liu intestinal). Manipulat in acest fel, ovulul detinator al unei

garnituri duble de cromozomi, evolueaza spre embrion.A

In prezentsu nt cunoscute doua mari dircctii dc dczvoltai'e a clonarii: reproductive) si terapeutica.

Clonareei reproeiuctiva este acea prin care se urmareste nastcrea unui organism complet dezvoltat.

83



— r

Gona hemogtotyinml

C r o f T K U O f r . l

J

Cloncirea tercipeutica este aceea in care cloneaza

emb rionii pana la stadiul in care se poate obtine o cultura de

celule Deci sunt utilizati embrionii clonati in primele

etape ale dezvoltarii lor. Celulele ”stem“ sunt celule

nedife rentiate, capabile sa formeze orice fel de tip de tesut,

constituind un material ideal pentru refacerea celulelor

necrozate. Pornind de la celulele pacientului, se va elimina

pericolul respingerii materialului transplantat, acesta fiind inmod natural acceptat de catre organism. Clonarea terapeutica

da posibilitatea pe de o parte a vindecarii de boli grave:

Alzhe imer, Parkinson, sindrom Down sau diabet. Pe de alta

parte da posibilitatea gasirii de noi surse de organe sau tesuturi

folosite pentru transplant. Avand in vedere lipsa acuta de

organe pentru transplant si incercarile disperate ale

specialistilor de a gasi noi surse, organele si tesuturile obtinute

prin clonare umana ar putea rezolva o parte din aceste

probleme.Clonarea la om a ridicat si ridica multe si dificile

problem e religioase si de bioetica. Nu putem vorbi in cazul

omului de legalizarea clonarii reproductive. Discutii

contradictorii exista si in privinta clonarii terapeutice, desi

tot mai multi sunt adeptii folosirii acestei tehnici genetice.

Terapia genica - este o metoda de tratare a maladii lor

ereditare. Aeeasta consta in transferul de gene in celulele umane, in scopul inlocuirii genelor mutante

(’Vefe“) cu genele normale (”bune“). Nu se urmareste inlocuirea genelor ”defecte“ in toate celulele ci

inzestrarea bolnavului cu cateva celule modificate genetic astfel incat ele sa contina gena normala.Bolnavul insusi va produce substanta respect iva(fig. 78). S-au obtinut in accst sens rezultate extragand

leucocite din maduva osoasa a bolnavului si infectandu-le intr-un mediu de cultura cu un virus

”imblanzit“ care este vector al genei normale. Celulele transformate genetic se pot introduce in corpul

aeeluiasi bolnav.

Nucleu

Ccfol* din

m a d u v a o s o a s a

t t ^ d u v a r o a ie

Fig. 78 • T erapie g enetica

1 Hetineti It i

Sistemul ereditatii umane are o importanta deosebita. Pe de o parte, el permite o mai buna

intelegere a fiintei umane. Pe de alta parte el deschide in medicina cai noi de tratament si da

posibilitatea inceperii profilaxiei chiar inainte de momentul nasterii.

I M I C ^ T H

1. Realizati pedigreu l pentru trei generatii de indivizi din familia voastra, urmarind

transmiterea unui caracter.

2. Care este consecinta consangvinizarii?

3. Ce sfaturi se pot da in urmatoare le situatii privind riscurile genetice ale urmatoare lor

cupluri care vor sa aiba copii:

A parintii sotiei sunt veri de gradul I;

84



£VJ/CU/4R€

1. Prezentati structura genetica a unui organism la care se manifesta un caracter ereditar

determinat de o gena recesiva in urmatoarele situatii:

a. gena este autozomala;b. gena este dispusa pe cromo zomul X la femeie;

c. gena este dispusa pe cromozomul Y.

2. Mentionati genotipurile grupelor de sange ale copiilor unui cuplu in care mama are

grupa sanguina B ( LB1) iar grupa tatalui este determinata de doua gene dominante

diferite.

3. Cunoscand ca gena b+determina culoarea capruie a ochilor iar aleia b determina

culoarea albastra, precizati ce culori vor avea ochii copiilor unui cuplu in care atat

femeia cat si barbatul au gerotipul b+b .

4• Ce Rh vor avea copiii rezultati dintr-o mama cu un Rh negativ si un tata cu Rh

pozitiv?

5, Precizati in ce caz pot lua nastere copii

cu Rh negativ din parinti cu Rh pozitiv.

6. Imaginea alaturata prezinta disjunctia

normala a heterozomilor umani:

A. Redati, prin scheme asemanatoare,

consecintelenesepararii heterozomilor:

a) la barbat; b) la femeie; c) la ambii.

B. Descrieti anomaliile fiziee si psihice

prezente la indivizii cu genotuipurile XXY

si XO.

C. Cate cromatine X prezinta barbatii afectati

de sindromul Klinefelter? Dar femeile

afectate de sindromul Turner?

7. in ce caz este posibila exprimarea in conditie hemizigota a unei gene recesive, cu

localizare autozomala?

8. Doi frati au grupele de sange A(II) si B(I II) fiind homozigoti. Mama are grupa AB(IV).

Care este grupa probabila de sange a tatalui?

9. Explicati motivul pentru care consan gvini/a rea este cauza aparitiei mai frecvente a

unor maladii psihice sau fizice ?

10. Mentionati afirmatia care se refera la sindromul Down:

85



a. este determina t de o gena x-linkata;

b. reprezinta o aberatie numerica cromozomala;

c. este determ inat de o mutatie genetica autozomala;

d. apare cu o frecventa mai mare la femei.

11. Sindrom ul Turner:

a. este specific sexului feminin fara corpuscul Barr;

b. este determ inat de o mutatie genica heterozomala;

c. se caracterizeaza prin absenta cromozom ului Y;

d. are drept cauza nondisjunctia crom ozom ilor din perechea 2 1 .

I | l • | l | l 12. Doi cromozomi normali ai unei specii prezinta

urmatoarea succesiune de gene:

M n O P R S Reprezentati grafic cromozom ii rezultati in urmatoarele

I I • ' I I ' cazuri:

a. o deletie a segmentului D-E-F.

b. o inversie in segmentul O -P-R.

c. translocatie reciproca a ultimilor doua gene;

d. translocatie reciproca a primelor doua gene.

13. In urma unei transfuzii dc la un barbat cu grupa A (LALA) la o femeie tot cu grupa

A (LAI), in sange le acesteia apa r anticorpi anti Rh. Cauza poate fi reprezentata de:

a. incom patibilitatea Tntre grupa A homozigota si grupa A heterozigota;

b. prezenta de anticorpi antiRh in sangele dona torului;

c. lipsa antigenului Rh in sang ele femeii;

d. prezenta antigenului Rh in plasma sangelui barbatului;

14. Un barbat negru cu genotipul PlP]P2P2 se casatoreste cu o femeie alba ce prezinta

genotipul plplp2p2t Descendentiilor potfi:

a. 50% negri si 50% albi;

b. baietii vor fi negri iar fetele albe;

c. mulatri propriu-zisi cu genotipu l PplP2p 2;

d. numai negri deoarece gene le si P2 sunt dominante.

15. An em ia fulciform a:

a.este deten uinata de o mutatie a unei gene heterozomala;

b. se manifesta predominant la barbati;

ct cei afectati prezinta hemoragii putem ice la cele mai mici letiuni;

d. este o hem oglob inopa tie cu eritrocite in forma de secara;

16. Sunt determinate de aneupiodii heterozomale umane:

a. sindromul Turner* sindac tilia, daltonism ul;

b. sindromul Klinefelter, prognatismul, hcmofilia;

c. miop atia Duchcnne , trisomia X, sindromul K linefelter;

d. trisomia X, sindromul Turner. Sindromul Klinefelter.

86



17. Maladiile umane X-linkate:

a. sunt determinate de aberatii numerice heterozomale;

b. se manifesta tn mod diferit la cele doua sexe;

c. sunt reprezentate de hem ofilie, anemia falciforma, polidactilie;

d. cele determinate de gene rece sive nu se transmit la urmasi.

18. Limfocitele pot fi caracterizate prin:

a. sunt reprezen tate de doua popu latii prineipa le:limfoc ite ”T“ si ”B“ ; ’

b. limfocitele ’T “ produc anticorpi;

c. limfocitele ”B“ se clasifica in reglatoare si efectoare;

d. in citoplasma limfocitelor se gasesc markeri care functioneaza ca receptori;

19. Ce sfaturi pot fi date urmatoarelor cupluri care vor sa aiba copii, privind riscurile

genetice in situatiile de mai jos:

a. tatal sotului are hemofilie, dar fratele lui este sanatos;b. sotia are o sora daltonista;

e. parintii sotiei sunt veri primari;

d. unul din unchii tatalui prezin ta albinism.

20. Cariotipul uman normal:

a. este repreze ntat de 23 perechi de cromozomi grupati in 7 grupe;

b. cei mai mari cromozomi se gasesc in ultima grupa;

c. cromozomul Y se gaseste in grup a B;

d. toti cromozomii umani sunt metacentrici.

21. Sindromul Klinefelter:

a. este intalnit atat la barbati cat si la femei;* . 3

b. indivizii afectati prezin ta corpusculi Barr;

c. este determinat de o mutatie genetica heterozomala;

d. determina moartea indivizilor afectati.

22. Referitor la mutatiile umane alegeti variants corecta :

a. sindromul Edwards este determinat de monosomia 13;

b. 2n = 47 = 44+ XXY este specific pentru sindromul Klinefelter;

c. maladia ” C/7 du cha t este determinata de o mutatie genica;

d. miopatia Duchenneeste cauzata de o restructurare cromozomala.

23. Precizati afirmatia corecta din urmatoarele enu nt ur i:

a. anticorpii reactioneaza specific cu antigenele corespunzatoare;

b. molecu la de anticorp este form ata din patru lanturi lungi si dou a scurte;

c. imunoglobulinele reprezinta peste 80% din proteinele plasmatice;

d. limfocitele "B“ sunt influentate de timus in timpul dezvoltarii lor.

24. Caracterele fenotipice umane :

a. sunt determinate numai de gene dom inante;

87



b. unele carac tere cantitative sunt determ inate de interactiuni intre gene nealele;

c. nu se transmit la descenden ti;

d. sunt determinate indeosebi de gene extranucleare.

25. Un barbat sanatos se casatores te cu o femeie purtatoare a genei ce determina

hemofilia.

A. stabiliti genotipurile celo r doi indivizi;B. realizati incrucisarea si indicati procentual pe sexe, genotipul si fenotipul descendentilor;

C. explicati modul de transmitere al maladiei in acest caz.

26. Un cuplu are trei copii dintre care doi sanatosi si unul prezentand albinism. Stabiliti:

A. genotipurile parintilor si tipurile de gameti parentali;

B. toate genotipurile posibile ale copiilor;

C probab ilitatea (in procente) nasterii de copii albinotici.

2 7 .0 femeie cu polidactilie (heterozigota) se casatoreste cu un barbat daltonist. Precizati:A. genotipurile parintilor;

B. genotipurile tuturor descendentilor;

C. procentul copiilor cu dalton ism si al celor cu polidactilie,

28. Intr-un cuplu toti baietii sunt daltonisti iar fetele nu prezinta daltonsm. Stabiliti:

A. geno tipurile si fenotipurile parintilor;

B. genotipurile si fenotipurile dwscend entilo r baieti si fete;

C. cauza ce determina acest mod de transmitere a malariei.

29. Cei patru membri ai unei familii prezinta grupe diferite de sange. Stiind ea unul dintre

copii este homozigot, determinate

A. grupele de sange si genotipurile parintilor;

B. grupele de sange si genotipurile copiilor;

C. o alta posibilitate de repartizare a grupe lor de sange in cadrul familiei.

30. Un barbat daltonis t se casatoreste cu o femeie purtatoare de homofilie. Precizati:

A. geno tipurile parintilor;

B. probabilitatea aparitiei uno r urmasi daltonisti;

C. procentul de baieti hemofiiici.

31. intr-o familie toti cei patru copii an ochi albastri si aceeasi grupa de sange-A(II). Stiind ca

bunicii din partea mamei erau homozlgoti dublu recesivi pentru cele doua caractere,stabilit i:

A. genotipurile si fenotipurile bunieilo r din partea mamei;

B . genotipurile si fenotipurile posibile ale parintilor;

C . genotipurile si fenotipurile copiilor.

32. Daca un parinte prezinta polidactilie iar celaialt are degete normale , boala se va transmite;

A. tuturor copiilor de acelasi sex cu parintele polidactilic;B. tuturor urm asi lor,indifferent de sex,cu probabilitate de 50 %;

C. nu se poate preciza cu exactitate cum se va transmite maladia.

88



rE C O L O G I A I J M A N A

L

Particularity al* biotopulul sitn o i t i In tc e s i i l tm t l t antropizat*

Sfi ne reominlim !

Ecosistemul este unitatea functional^, elementara, concreta a biosferei;

Eeosistemiil este alcatuit din doua com ponente fundamentale: a) c o m p o n e n ts ne vie

biotopul sau habitatul - reprezentata prin totalitatea factorilor abiotici (climatici, apa aer. sol,

nutrienti, energie solara etc); b) components vie hioeenozd reprezentata prin totalitatea

populatiilo r diferitelo r specii legate atat teritorial (adaptate de biotipul lor) cat si prin relatii de

pen dents . Omul face parte integrants (obligatorie sau intamplatoare) din multe eeosisteme.

In natura elementele com ponente ale ecosistemului

biotopul si biocenoza- sufera modificari si inlocuiri in decursul

timpului intr-un proces de continua evolutie, ca urmare atat a

evenimentelor naturii (aluneeari de teren, ploi torentiale,

inundatii, cutremure, vulcani (fig. 79) etc), cat si a interventiei

umane (taieri de arbori, araturL schimbarea destinatiei terenului

etc). Inlluentele specifice existentei si activitatii umane in mediul

natural au general asa numitele ecosisteme antropizate

(amenajate).

Atunci cand cerintele fundamentale ale umanitatii -

hrana si imbracamintea - nu au mai putut fi (imitate la ceea ceofera natura, omul a incercat noi solutii din punct de vedere

eeologic. Ulterior, gama solicitarilor a crcscut. Ecosistemele

antropizate trcbuiau sa fum izczc materii prime pentru diferitele

ramuri ale industriei, mai ales ale industriei usoare si alimentare, \sau sa ofere spatiu de desfasurare a unor activitati umane, fie

incluse in activitatea eotidiana, fie datorate perioadelor de

recreere si vacanta.

Ecosistemele an tropizate, desi depind de om din punct

de vedere structural organizatoric, nu manifesta totusi diferentenete fata de ecosistemele naturale. Ele sunt mai mult sau mai

putin sisteme ecologice naturale, optimizate fie pentru obtinerea

unor productii vegetale sau animate sporiic. fie pentru alte

89



I Fig. 80 * Variatii ale grad tihii de an tr op i/a re

scopuri umane, Cu toate rezultatele deosebite obtinute in lungul mileniilor pana astazi, in marea

majoritate a cazurilor omul nil face insa decat sa imite natura, reproducerea modelelor ecologice de

acelasi tip, dar ameliorate dupa cerintele sale.

Structura unui ecosistem antropiza t cuprinde urmatoarele elemente principale:

-hiocenoza, alcatuita d in fitocenoza naturala si plantele de cultura , precum si din zoocenoza

naturala, la care se adau ga si ahimalele domestice;- totalitatea oamenilor din sistem;

-ansamblulproduselor naturale (natura transformata) create prin activitatile umane (individuale

si umano-soeiale) constand din feluritele constructs, rnasini, obiecte de uz divers, etc. inclusiv solul

amenajat pentru cultura prin mijloace artificiale;

-depozitele de deseurisi reziduuristagnante, neintroduse in ciclurile biogeochimice ale biosferei.

Toate aceste elemente imp lantate in mediul abiotic natural, alcatuiesc un mosaic eterogen, cu

raspandiri si densitati variabile, ce interac tioneaza reciproc.

O caracteristica specifica a ecosistemului antropizat este gradul de antropizare( f\g. 80) care

reprezinta intensitatea injluentelor de origine antropogena asupra mediului natural. El este diferit dela o zona la alta. De exemplu: in zonele urbane sau putemic industrializate - sisteme intens antropizate

elementele componente au devenit subordonate complet prezentei oamenilor. in agrosisteme

fitocenoza este controlata direct de om. In cadrul acestora numarul speciilor din structura biocenozei

fiind foarte mic, stabilitatea este foarte redusa, iar echilibrul sistemului, nu poate fi mentinut decat tot

prin interventia perm anenta a omului, prin: aport de energie suplimentara (mecanizare, ingrasaminte);

lupta contra daunatorilor; adaos de apa si fertilizanti etc. In ecosistemele cu densitatc redusa a populatiei

sau chiar nula influentele factorilor antropogeni sunt neglijabile (regiunile cu clima aspra, cu mare

lipsa de resurse, p arcurile nationale, etc).

in ecosistemele an tropizate are loc o simplificare a biocenozei, mergand pana la privilegiereaunui numar extrem de mic dc specii, fapt care provoaca o saracire a sistemului, prin diminuarea

num arului de legaturi interne si deci o fragilitatc a echilibrului ecologic, ca urmare a lipsirii sale de

autoregla re si de posibilitati de autoregenerare.

90



Ecosisteme

Naturale Antropizate

Productivitate variata Variata

Lanturi trofice - Complexe* suprapuse, formand retele

cxtrem de complicate

Lanturi simplificate, scurte; Culturi

ingrijite de om, ferite de paraziti;

Solul - Gazduieste si parlicipa la o intensa

activitatea biologica

Ac tivitate biolog ica slaba. Se aplica

tratamcnte agrotehnice specialc,amend amente etc.

Actiunea omului - Redusa Epuizarea sistemului prin prelevari

masive de biomasa. Com pensarea

exportului de substante prin import

de ingrSsaminte. apa etc.

Evolutie - Naturala, spre climax.

- Pcrmite viata fiintelor salbatice Artificializare progresiva. Inlocuirea

naturalului prin artificial; Disparitia

fiintelor salbatice

in tabelul de mai jos se prezin ta o scurta comparatie a catorva dintre carac terele specifice alecelor doua categorii de ecosisteme. Antropizarea sistemelor ecologice se realizeaza pe numeroase cai.

ajungandu-se la ecosistem e de tipuri deosebite. D intre ele cele mai importante - datorita intindcrii si

insemnatatii lor pentru societatea umana sunt: agrosistemele si sistemele urban industrial..

In agrosisteme ( fig 81) omul in locuieste formele naturale de plante si de animale prin varietati

cultivate si animale dom estice in scopul asigurarii unor producti vitati maxime ale acestora. Numarul

speciilor de plante si animale domestice este foarte mic; la plante: cereale, cateva leguminoase, unele

radacinoase, cateva specii horticole ; la animale; cateva rumegatoare, porcine si ovine, la care se

adauga cateva specii de pasari. Acestea au fost spec ializate in decursul mu ltor generatii, astfel ca, in

timp, au devenit cu totul diferite fata de speciile ancestrale. Daca s-au putut obtine pro ductiv ity! cu

mult mai ridicate decat cele din stadiul lor initial, ele sunt, in schimb, mult mai vulnerabile la influentele

mediului natural.

Diferitele componen te ale biocenozei din agrosisteme pot fi caracterizate ecologic, avandu-se

in vedere nivelul trofic urmarit spre a fi exploata t prin amenajare.

Producatoriiprintari de interes economic (plantele de cultura sau fitocenoza cultivata) sunt

supusi presiunii demografice si concurentei din partea unor plante spontane de tipul buruieniior. Mediul

de cultura (biotopul) imbogatit cu azotati si fosfati este astfel disputat intre cele doua categorii de

plante. Asupra producatorilor primari cultivati actioneaza si consumcitorii de ordimd 1 (fitofagii):

daunatorii. Tot asupra fitocenozei cultivate se exercita si actiunea parazitilor atat de origine vegeta l!

cat si animala sau mierobiana.

Fijg. 81 « Agrosisteme

91



Cumuland toate cele trei categorii de organisme, care exercita o influenta nefavorabila asupra

fitpcenozei cultivate, ar rezulta o pierdere insemnata din productia primara scontata. Se impune

interventia directa a omului atat pentru imbunatatirea si imbogatirea mediului de cultura, cat si cea de

fitoterapie.

Prin selectia soiurilo r in directia obtinerii p roductiilor primare sporite s-a eliminat practic cea

mai mare parte a mijloacelor fizice si chimice naturale de aparare a plantelor cultivate. Un posibil

rezultat al selectiei exercitate pe astfel de coordonate a fost pierderea din genotipul plantelor de culturaa unor alele de rezistenta sporita la diferitele tipuri de atacuri. Omul trebuie sa combata acest efect

printr-o actiune de ameliorare in paralel, atat a productiei cat si a rezistentei.

Plantele spontane (buruienile) prez inta o gama intreaga de adaptari - prolificitate ridicata,

viteza de crestere mare, vigurozitate, m ijloace chimice de concurenta, capacitati sporite de rezistenta

la erbicide etc., care le permit sa lupte impotriva mijloacelor pe care le utilizeaza omul in incercarea

diminu arii num arului lor. Bste firesc sa exis te aceste diferente pentru ca, obiectivul fundamental al

selectici naturale a plantelor a fost supravietuirea, in timp ce pentru plantele cultivate s-a impus o

selectie artificiala pe coordonate ind ependen te sau nelegate direct de supravietuire.

Urmarind speciile aflate pe nivelul trofic superior - animalele din sistemele zootehnice sau

piscicole, la prima vedere, se pare ca numarul actiunilor biotiee nefavorabile este mai redus. Mijloacele

de protectie vizeaza in mica masura controlul unor consumatori rapitori. Cele mai multe sunt indreptate

asupra agentilor infectiosi si parazitari. In realitate acest avantaj este aparent, deoarece consumatorii

de acest gen sunt foarte diversificati. Costul productiei secundare creste prin necesarul unei baze

trotice primare ce se impune a fi asigurata in anumite standarde energetice. In fermele zootehnice

industriale, unde spatiul de depozitare al individului animal este foarte redus si lipseste lumina naturala,

apar boli metabolice si de stres. Se impun masuri suplimentare din partea oamenilor (lumina artificiala,

asistenta medicala veterinara, surplus de vitamine etc).

Referitor la biotop,in agrosisteme, prin araturi repetate, omul transfonna solul in pamant afanat

in care se schimba radical conditiile

de stabilitate, de aerisire, de umezire,

ia r p rocese le b io log ice - ca re

contribuie la formarea acestuia se

dezechilibreaza, Astfel, solul devine

un corp artificial in care fenomenele

de infiltrare a apei, a evaporarii, de

inmagaz inare a umid i ta t i i , de

acumulare a substantelor minerale

(sporite prin aplicare de itigrasamintechimice, etc) sunt ingreunate.

Sistem ele urban -in dustriale

(fig. 82) se ca rac ten /ea /a printr-un -

a n u m i t a Io c a t ic T c r m e n u l ti e l o c a t i e 11 S *2 * Sisteme urban industriale I

92



trebuie inteles in sens larg si ca pozitie geografica dar si sub aspect interrelational, adica, al relatiiior

ce au loc pe de o parte intre oameni, iar pe de alta parte intre oameni si celelalte componente ale

sistemului din care fac parte.

Aglomerarile de populatie sunt generate de anumite conditii economice si social-politice.

Analizand aglomerarile umane pe arii restranse, se constata o raspandire extrem de diversa a gruparilor

omenesti sub forma de asezari stabile. Dupa marimea lor (populatie, arie), dupa populatiile predominante

ale locuitorilor si dupa confortul de viata al acestora, asezari le pot fi urbane (orase) sau rurale (sate).Sub aspect ecologic, o asezare fie ea sat sau oras nu este numai o insum are de constructs,

instalatii si servicii. Ea are caractcrul unui organism viu. a carui esenta sta "in relatiile osmotice

desfasurate intre obstea civicd si uriasul eifagure, intre oameni si mediul construit 4*.

Populatia sistemelor urban-industriale este consumatoare a unei uriase cantitati de substanta si

energie aduse in cea mai mare parte din afara sistemului. Din punct de vedere ecologic, se poate

afirma ca orice aglomerare urbana este de pendents de bioproductivitatea agrosistemelor invecinate.

Functional, ecosistemele an tropizate carac terizate in general prin simplificare organizatoriea,

implica instabilitate, cost ridicat de mentincre cat si de control al nivelelor trofice care nu sunt exploatate

direct. Solutiile obtinute pana acum, cu toate eficientele lor sunt legate de istoria civilizatiei. dezvoltarea

tehnicii si a conceptiei umane de abordare a naturii.Goncluzionand, se pot evidentia o serie de caracteristici specifice ale unui ecosistem antropizat

care se diferentiaza net de cele naturale:

• este dominat de specia umana;

• s-a structural si aev olu at in timp, pe masura cresterii efectivului si a necesitatilor umane;

• si-a diferen tiat structuri ecolo gice speciale (subsistem e ): ecosistem e de tip urban, de tip

rural, agrosisteme, sisteme acvatice destinate acvaculturii;

• fluxul de energie este sustinut predom inant de energia auxiliara;

• determina simplificarea si linearizarea circuitelor biogeochimice;

• diversificarea resurselor naturale utilizate si cresterea ratei dc exploatare a lor;

• mu ltiplicarea si diversifica rea produ silor seeundari sau finali, uzati din punct de vedere

tehnic sau moral, ce reprezinta poluanti;

• fortele motrice ale dezvoltarii sale sunt:

- cresterea efectivului populatiei umane;

- cresterea necesitatilor omului;

- dezvoltarea stiintei si tehnicii;

• este un subsistem al ecosferei, cu distributie insulara, dar extinsa neunifonn la nivel planetar:

• este un sistem ecologic integrat in ierarhia sistemelor ecologice.

I i R e t t a e t i !Antro pizarea atrage eco sistem ele spre alia dezvo itare, decal aceea care are loc Tn mod natural. Evolutia

ecosisteme lor naturale in care interventia um ana nu s-a tacut inca simtita este indreptata spre diversificarea si

specializarea cat mai pronuntata a eleme ntclor componcnte, fiecare adaptare specifica conduc and la definirea

unor noi nise ecologice. bine determinate, in schimb, in ecosistemele antropizate efortul de opunerc a

elemefitului uman fata de dezvo ltarea naturala tinde spre simplificarea biocen ozei m ergand pana la privilegierea

unui numar extrem dc mic de specii, modificand stabilitatea sistemului si posibilitatile de autoreglare si

autoregenerare.

I Arfk T lf

• Prezeniati pe scurt transforma rea peisajului natural, pe trepte diferite de antropizare. pana la marile aglomerari

urbane, unde se produce suprimarea totala sau aproape totala a naturii prin asezarea unui mediu artificial de

ziduri. asfa.lt, conducte. cabluri, eic.

^3



i»vtsti9 «ir«e •cosSst«m«lor ontropizote*

Fizionomia ecosistemelor naturale si antropice, precum si compozitia biocenozelor se schimba

in decursul anotimpurilor. Investigatia ecosistemelor antropice se face folosind metode si tehnici

specifice in functie de tipul ecosistemului. Prin generalizare, pentru investigarea oricarui sistemantropiza t trebuie sa cunoastem atat factorii abiotici, ce carac terizeaza biotopul cat si componen tele

biotice reprezentate prin populatiile biomasei.

In functie de scopul urmarit, investiga rea se poate face pentru cunoasterea:

• unor componente ale biotopului;

• a intregului biotop;

• a structurii, dinamicii si fenolog iei unei anumite populatii de plante sau animale;

• a unor fitocenoze (comunitati de plante);

• a unor zoocenoze (comunitati de animale);

• a unor microbioze (comunitati de microorganisme);• parazitoze (comunitati de ecto- si endoparaziti).

Pentru investigare trebuie parcurse urmatoarele etape.

• Etapapregdtitoare consta in documentare in sensul cerut de scopul investigatiei. Trebuie sa

se cunoasca metodele de lucru si perioadele de aplicare, sa se procure echipamentul si aparatura care

vor fi utilizate, se vor procura harti (geografice, pedologice, geologice, hidrologice, geomorfologice)

pentru a se stabili caracte rele in mare ale b iotopului in care exista biomasa.

• Etapa investigarii de teren ofera executantului sa vina in contact cu subiectul investigatiei

in baza caruia se aduna material informativ.

• Etapa Jinala - care consta in prelucrarea informatiilor culese din teren si a materialului

recoltat din care rezulta concluziile origin ate ale investigatiei stiintifice.

Metodele de investigare intr-un ecosistem antropizat se pot grupa in:

A. Metode de cunoastere a curacterelorfactorilor abiotici si a biotopului

• masu rarea temperaturii aerului, solului si apei;

• determ inarea culorii. transp arente i, oscilatiilo r de nivel ale apei, viteza si debitul apei

curgatoare;

• determinarea cantitatii precipitatiilor, determinarea grosimii zapezii, nebulozitatii;

• determ inarea chimism ului apei si solului.

B. Metode de investigare a biocenozelor, de recoltare, prelucrare, conservare si pastrarea

materialului biologic.

Pentni investigarea unei biocenoze eonstituite din fitocenoze si zoocenoze este necesara

determinarea unor caracteristici carc sa eviden tieze in mod real aspectui acestora in functie de scopul

urmarit.

Caracteristicile ce se pot stabili sunt: frecventa, abundenta, constanta. dominanta speciilor

cultivate.

a) Frecventa speciilor eviden tiaza in procente numarul de piese in care se gases te o specie fata

de numarul total de probe colectate.

1(H) in care:

F = frecventa; p = numaru l pieselo r in care apare specia data; P - numarul total de probe

cercetatc; 1 0 0 := factorul de raporta re procentuala

94



b) Abundenta (relativa) exprima in procente raportul dintre numarul indivizilor unei specii fata

de numarul indivizilor celorlalte specii care exista intr-o fitocenoza sau zooceno za ce corespunde

unei anum ite suprafete sau unui anumit volum.

in care:

A = abundenta; n = numarul ind ivizilo r unei specii date; N = numarul total de indivizi

cercetati, apartinand altor specii; 100 = factorul de raportare la 100.

c) Constanta speciei este un indice exprimat prin frecventa. Se apreciaza ca speciile sunt

componente constante, totdeauna prezente intr-o biocenoza dar este mai mare decat 50 %; cand

frecventa este cuprinsa intre 50 % si 25 % sunt specii accesorii, iar cand frecventa este sub 25 % sunt

specii accid enta l.

d) Dominanta speciei exprima influcnta exercitata de o specie intr-o comunitate. Se calculeaza

folosindrelatia:

X 100,

, in care:

AA~de nsitatea speciei A; h = numarul de indivizi ce apartin speciei A; N = numarul total de

indivizi ce apartin zoocenozei; 1 0 0 = facto r de raportare procentuala.

C. Investigarea fenologica (fenomenos - vizibil) consta in observarea diferitelor aspecte ale

naturii. Ea cuprinde succesiunea evenimentelo r naturale in decursul anului, proces legat de succesiunea

aspectelor sezon iere al ecosistemului investigat (cercetat).

Importanta studiului fenologic pentru agricultura consta in: stabilirea programelor cu privire la

epoca de semanat, a conditiilor de ingrijire, de coacerc, de recoltare etc. De asemenea cunoasterea

epocilor de inflorit aduce servicii albinaritului pastoral. Importanta observatiei fenologice pentru

horticultura permite gasirea efectului d ecorativ maxim al pa reuriior si grad inilof prin ornamentarea

lor cu plante horticole. cultivate si spontane, cu efect de sezon, precum si multe alte importantc indicii

practice pentru pomiculture, legum icultura, piscicultura.

Metoda studiului fenologic cuprinde:

• alegerea ecosistemului antropic (speciei) pentru observatie

• stabilirea datelor cand se fac observatiile

• efectuarea observatiilor fenologice

• variatiile zilnice si sezoniere ale factorilor climatici (meteorologici): temperatura, umiditate.

precipitatii, nebulozitate. presiune atmosferica, v iteza si directia vantului

• evenimente caracteristice din viata plantelor: inflorirea, vestejirea florilor, coacerea fructelor.

caderea frun zelor etc

• evenimente caracteristice din viata animalelor: nasterea, aparitia dintilor, schimbarea culorii

parului (blanii), aparitia coam clor etc.

Fenologia pe fenofaze se noteaza am anu ntit pe zile in caietul de observatie.

Exemplu: Fisa nr. 1

Denumirea ecosistemului (speciei):

Punctul geografic:

C l ima:

Fenofa/a Datele observatiilor ne an i Rezultatele observatiei2009 2010 2011

1. Um flarea mugurilor L i2. Inceputul cresterii castane lor el

95



Dupa aducerea datelor se trece la interpretarea lor, Notarile facute amanuntit in caiete si respectiv

in fise, se compara si se desprind concluziile de mare importanta stiintifica si practica in sensul

cunoasterii fenologiei sp eciilor ca raspuns la conditiile factorilor de mediu.

In cursul acestor activitati aveti grija sa:

• nu distrugeti plantele si animalele;

• nu distrugeti cuiburile si ouale pasarilor;

• nu poluati mediul cu hartii, resturi de mancare, etc;• ocrotiti natura.

finalize factorilor abiotici

Scop: Pentru caracterizarea oricarui sistem, inclusiv a celui antropizat, este necesara cunoasterea

(identificarea) factorilor abiotici, pentru a se determina legatura directa intre factorii de baza ai climei

(meteorolog ici), solului, apei si biocenoza specifica acestor ecosisteme.

Analiza factorilor abiotici se poate face folosind metode de observare si masurare a rolurilor pe

care le au in timpul unui an.

1. Masurarea temperaturii aerului, apei, solului.

Aparaturafolosita: static meteoro logica (fig.83), dotata cu aparatura corespu nzatoare cu care

sa se poata inregistra cu regularitate mersul principalelo r elemente meteorolog ice si chiar face unele

prevederi ale vremii pe plan local de scurti durata.

Instrumentele si aparatcle meteorologice se instaleaza intr-

un anumit loc num it platform a meteorologica.

Condi t i i l e de amplasa re a p la t fo rmei

meteorologice: suprafata orizontala. deschisa, sa nu

prezinte gropi. movile, obstacole, ce ar putea influentavalorile indicate de aparate.

Dimensiunile platformei meteorologice: 20 x 16

m. pentru uz scolar: in lipsa de spatiu dimensiunile pot

fi: 1 0 x 8 m.

Platforma se imprejmuieste cu gard de sarma, fixat

pe stalpi de 1,5 m deasupra pamantului. Intrarea in

platforma se face prin partea de Nord, pe alei de 0,4 -

0,5 m.

Principalele elemente m eteorologice care se potinregistra in cadrul platformei m eteorologice (scolare) sunt: temperatura aerului si solului, umezeala

si intensitatea vantului. presiunea atmosferica, masurarea prec ipitatiilor atmosferice.

Aoi-v/x o«

FVr»KMT>*Vu

[ • Sialic nietcorolo£ica

Metode de cunoastere a c arac terelor fac torilor abiotici

Determinarea temperaturii aerului. Sc face cu ajutorul termom etrului cu mercur, care trebuie

ferit de actiunea oricaror radiatii. El se instaleaza intr-un adapost special de lemn. inalt de 1, 8 m. fixat

pe 4 picioare, vopsit in alb la exterio r si negru la interior. Peretii sunt prevazuti cu jaluzele, ca sa poata

circula aerul. Peretele dinspre nord este mobil si sei'veste ca usa.

Ob ser\'atiile asupra tempera turii aerulu i (in cazul platforme lor scolare) se fac de trei ori pc zi

(8 . 14, 20. ora locala). iar in interval de 24 de ore se mai dete rmina si temperatu ra maxim a si minima.

Pentru a citi fara greseala temp eratu ra aerului pe scara lermom etrului, este necesar ca ochiul

observatoru lui sa fie exact la nivelul men iscului coloanei de mercur.

96



Pentru determinarea temperaturii max ime a aerului se foloseste un termom etru special. Acest

termometru prezin ta o gatuitura la tubul interior, in care urea mercurul, imediat deasupra rezervorului.

Atunci cand tem peratura creste mercu rul urea si nu mai poate cobori decat daca este scuturat. Citirea

termometru lui se face la orele 8 si 2 0 .

Termometrul de minima masoara cele mai scazute temperaturi, si spre deosebire de cel de

maxima si de cel obisnuit, are ca lichid de umplere alcool. Rezervorul de alcool este in forma de

furca, iar in tubul capilar plin cu alcool se gaseste in suspens ie libera un indicator de portelan mobil de

culoare inchisa. Se instaleaza in adapost, in pozitie orizontala. Cand temperatura scade, coloana de

alcool se seurteaza si trage dupa ea si indicatorul. Cand temperatura creste, coloana de alcool se

lungeste dar indicatorul ramane pe loc indicand diviziunea in dreptul careia a fost temperatura cea

mai mica. Citirea se face tot la 8 si 20.

Temperaturile zilnice la cele 3 citiri si temp eraturile m axime si minime se inscriu in caietul de

observatii.

Calculul temperaturii medii diurne* se afla din media aritmetica a celor trei citiri:

in care:

Tm = temperatura m edie diurna; n = media aritm etica a celor trei citiri la termom etrul

obisnuit;M.i= minim a din cursul celor 24 de ore; k = coeficientul variabil de la o iuna la alta

Valorile coefic ientului k in mare sunt: ianuarie 0.100; februarie - 0,105; martie 0,147; aprilie

0,183; mai - 0,209: iunie - 0.215: iulie - 0,217; august - 0,200; septembrie - 0,182: octombrie -

0,164; noiembrie 0.131; decembrie - 0,106.

Determinarea temperaturii so lului Se face atat la suprafata lui cat si la diferite adancimi. Se

folosesc termometre speciale de sol. Ele sunt termometre cu mercur, avand rezervorul cilindric inclinat

si alungit. Ele se instaleaza de obicei la adancimi de 5; 10; 15 si 20 cm. Acest termometru se foloseste

numai pe timp calduros. Temperatura stratu rilor mai adanci se masoara cu ajutorul termometrelor de

sol extractive sau cu tragere verticala. E le raman perm anent in sol si se scot numai cand se fac citiri.

Determinarea umezelii aerului. Se determina cu ajutorul psihrometrului sub fonn a de tensiuni

a vaporilor de apa si ca umezea la relativa cu ajutorul h igrometrului cu fir de par.

Psihrometrul este un aparat format din doua termometre obisnuite cu mercur, cu rezervoare de

aceeasi forma si aceeasi dimensiuni. Rezervorul unuia din ele (dreapta). numit termometru umed. este

invelit cu tifon ce se umezeste inainte de determinare. Cel din stanga, numit

termometru uscat este folosit pentru determinarea temperaturii aerului.

Rezervoarele celor doua termometre sunt ventilate cu ajutorul unei moristi

aspiratoare, Cu ajutorul tabelelor psihrometrice, se extrag. pe baza

temperaturi lor citite la cele doua termometre. valorile tensiunii vaporilor deapa, ale umezelii relative si ale deficitului de umezeala.

Functionarea higrom etrului cu fir de par se bazoaza pe proprietatea

firelor de par degresate de a-si m odifica lun gimea in functie de variatia

umezelii aerului. Citirea se face la orele 8 , 14 si 20 direct pe scara

higrometrului.

Determinarea cantitatii de apa cazuta prin precipitatii se face cu

ajutorul pluviometrului (fig.84). Este format dintr-un cilindru din tabla

zincata(a) cu lungimea de 40 cm. si diametrul de 159,5 mm, fixat de un

stalp de lemn. Cilindrul se fixeaza cam la 1,50 m deasupra solului. Lapartea supcrioara a cilindrului. in interior se sudcaza o palnie receptoare

(b), tenninata printr-un tub dc scurgere care se prelungeste pana la vasul

colector (c).

(

!l[

V.

— c

IIII

I

Fig. 84 • Pluviomctru

97



Pentru determ inarea cantitatii de apa cazuta, se scoate colectorul de la pluviometru , apa pe care

o contine se rastoam a intr-o eprubeta speciala (eprubeta pluviometrului) care arata cantitatea de apa

cazuta pe m etru patrat.

Presiunea atmosferica (forta cu care aerul apasa asupra unitatii de suprafata) se masoara cu

barom etrul, unita tea de masura este barul.

Pentru determinarea directieisi intensitatii vantului - se folosesc giruetele. Girueta este formata

dintr-un ax metalic vertical, prevazut la partea superioara cu 3 sau 4 vergele metalice ce indica punctele

cardinale. Pe cea care indica nordul se noteaza litera N. Printr-un sistem de rulmenti deasupra vergelelordirectionate si pe axul vertical se fixeaza partea mobila a giruetea asupra careia actioneaza vantul.

Dispozitivul de directie este fo nnat dintr-o vergea metalica orizontala, prevazuta la unul din eapete eu

doua placute metalice, iar la celalalt capat cu o bila metalica. Dispozitivul care indica taria (intensitatea)

vantului este format dintr-o placa metalica ( 15 x 30 cm , greutatea de 200 grame) care se orienteaza

totdeaun a perpendicula r fata de liniile de forta ale vantului. Ea pcnduleaza, sub actiunea vantului, in

fata unui arc de cere, pe care se afla montati 8 dinti indicator!, corespunzatori unei viteze exprimate in

scara Beaufort.

Corespondenta intre nu marul dintilor de pe girueta si scara Beaufort

Scara B eaufort 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Nr. dc ordine al

vergelei

1 1 - 2 2 3 4 5 6 7 7 - 8 8

luteala vantului*

in m/scc

0 1 2 4 7 9 12 15 19 23

Aprecierea tariei vantului se face dupa scara Beaufort. Diferitele grade ale acestei scari se

interpreteaza dupa ma nifes table actiunii vantului din tabelul de mai jos.

Aprecierea intensitatii vantului dupa scara Beaufort

Oracle

Beaufort

ManifestSrile actiunii vantului m/sec km/ora

0(C ) Liniste completa (calm) 0 0,5 0 - 1

1 A proape linistit, fumul sc ridica aproape vertical 0,6 1.7 2 6

2 Putin vant misca un stegulet si din cand in cand frunzele arborilor 1,8 3,3 7 - 12

3 Vant slab misca un steag si intretinc m iscarea con tinua a frunze lo r arborilo r 3,4 5.2 13 - 18

4 Vant potrivit, mentine intins un stegulet. misca ramuri subtiri fara fiimze 5,3 7,4 1 9 -2 6

5 Vant taricel. mentine in tins un s teag mare, misca ramuri groase fonneaza valuri

pe ape statatoare

7,5 9.8 2 7 - 3 5

6 Vant destul de tare incepe sa fie auzit la adapostul caselor, pe ape statatoare

formeaza valuri cu spume pe creasta

9,9 - 12,4 36 - 44

7 Vant tare, misca arbori neinfrunziti de dimensiuni potrivite, pe ape statatoarefonneaza valuri spumegande

12.5- 15,2 45 54

8 Vant putemic, misca arbori mai mari. rupe ramuri si crengi de marime normala 15,3 18.2 55 - 65

9 Furtuna, crengi neinfrun/ite de dimensiuni mai mari rupte, acoperisurile sunt

ridicate

1 8 ,3-21.5 66 - 77

10 Furtuna putem ic a, arbori i sunt rasturnati 21.6 25,1 78 90

11 Tem pests produce distrugeri grele 25,2 - 29.0 91 - 104

12 Uragan nimic nu rezista vantului Peste 29,0 Peste 104

I ! f. •

• Inregistrarea continua a mersului vremii duce la cunoasterea ciimei prin care se poate preciza ce plante sepot culiiva mai bine intr-un loc sau altul, ce productie se poate astepta de la un soi sau altul, ce plante se pot

sau nu aclimatiza , ce boli pot aparea, cc ing rasam inte sunt mai indicate, la ce date trebuie aplicate, cand se pot

facc tratamcnte impotriva daun&torilor etc.

98



D s t c r m i n a r e a s t r u c t u r i i t r e f i c e i n

f t c o s i s t t n i f i l t o n t r o p l i a t t _________________

Atat in ecosistemele naturale cat si in cele antropizate structura unei biocenoze este data de mai

multe caracteristici:

• populatiile (speciile) comp onente incadrate in trei grupe: producatori, consumatori (fitofagisi zoofagi), descom punatori;

• relatiile in timp si spatiu dintre populatii;

• proportiile cantitative dintre populatii care se refera atat la numarul ind iv izi lo r, cat si la

masa lor biologica (biocenoza);

• distributia in spatiu a populatiei;

• dinamica in timp a populatiei;

• trasaturile specifice ale popu latiilor dominante, talie, longevitate, ritm de inmultirc.

Pentru cunoasterea structurii unei biocenoze dintr-un ecosistem natural sau antropizat sunt

necesare o serie de prelevari (luari de probe) efectuate asupra ei.Activitatea consta in:• scoaterea dintr-o suprafata determinata relativ mica sau dintr-un volum determinat relativ

mic al biocenozei a unei cantitati de organism e prin luare de probe;

• o data cu acestea sunt necesare o serie de observatii faeute asupra bioc en oz ei, in general,

cat si a factorilo r abiotici ai biotopului;

• luarea prob elor si efectuarea observa tiilor se fac in diferite perioade ale anului pentru a se

cunoaste variabilitatea populatiei pe anotimpuri;

• cerceta rile fScute in teren sunt continua te in laborator unde se fac o serie de determ inari a

speciilor de plante si an im ale, a biocenozelor sau a altor parametri biocenotici;

• la sfarsitul cercetarilor efectuate in teren si in laborator se iritocmeste o lista de specii pentru

fiecare prelevare. Listele cuprind indicatii de natura cantitativa si calitativa;

• interp retarea rezultatelor, cu aplicarea unor indici de calcul, definindu-se caracterul si

complexitatca de organizare a biocenozei.

Nota. Cu ocazia studiului biocenozelo r se pot face recoltari dc material biologic, selectionand

din teren formele cele mai reprezentative care, aduse in laborator sunt supuse prelucrarii si conservarii

pentru a fi folosite pe parcursul an ului sco lar in cadrul lectiilor de bilogie sau alte activitati de studiu

(cercetare).

Metoda de lucru :

- Se stabileste ecosistemul antropiza t care trebuie cercetat si limitele acestuia.

Studiul vegetatiei presupune:

-cunoasterea structurii orizontale si verticale ale fitocenozelor, stabilirea compozitiei lloristice

a fiecarei fitocenoze;

-intoemirea tabelului sinoptic al fiecarei asociatii;

-stabilirea succesiunii asociatiilor vegetale,

Cercetarea consumatorilor (primari, secundari, tertiari etc) presupune:

-studierea nevertebratelor terestre;

-studierea vertebratelor terestre;

-prelucrarea , conservarea si pastrarea materialului biologic din ecosistemul antropic cercetat.

Prezentam cateva procedee de cercetare a unui ecosistem antropizat care ne ajuta sa putemface aprecieri corecte asupra complex itatii victii si de organizarea producatorilor primari.

A ) identificarea si delimitarea fitocenozelor (producatorilor):

• speciile dominante(cultivate);

99



• speciile subdominante (buruieni);

• speciilc indicatoare;

• speciile insotitoare.

Speciilc dominante (plantele cultivate) reprez inta 60 - 100 % din totalul speciilor care intra in

constitutia fitocenozei. Ele formeaza prim ul strat de plan te al fitocenoze i, ocupa o suprafata mare in

fitocenoza si produc cea mai mare cantitate de materie organica (biocenoza). Aeeasta spccie determina

structura si compozitia floristica specifica biocenozei.

Speciile subdom inante (buruieni) reprezinta 25 40 % din masa vegetala Numarul speciilor si

procentul variaza in functie de parametrii facto rilor ecologici.

Speciilc indicatoare (plante salbatice care oglindesc anumite insusiri ale factorilor

ecologici:umiditate excesiva sau scazuta, clima calda sau rece, soluri bogate sau sarace in saruri

min erale, etc.). Ele sunt slab reprezentate ca num ar si ca volum in fitocenozele cultivate.

Speciile insotitoare reprezinta in general 10 30 % din masa vegetala a fitocenozei. Ele insotesc

speciile dom inante si subdom inante in functie de insusirile ecologice pe carc le au.

Structura orizontala si verticala a fitocenozelor.Observatiilc pentru cunoasterea structurii orizontale si verticale a fitocenozei se fae prin

deplasarea in cadrul teritoriului dupa anumite repere formate din mai multe linii paralele si linii de

intersectie a acestora. Fitocenozele pot avea o structura orizontala deschisa sau o structura orizontala

inchisa, Agroeeno zele au structura orizon tala inchisa deoarece prezin ta o vegetatie deasa.

Analiza pe verticala a agrocenozei presupune existenta unui numar de straturi in functie de

natura speciilor asociate si de para metrii factorilor ecologici existenti. Aceste observatii (asupra

structu rii orizontale si verticale) ale agrocenozei incep prima vara si tin pana la sosirea iernii in functie

de ecosistemul antropizat ales (fizionornia ecosistemului se schimba in functie de anotimp).

Observatiile se noteaza in caietul de practica.Stabilirea compozitiei floristice a ecosistemului antropizat.

Observatiile privind acest obiectiv se fac in functie de marimea zonei cercetate, de uniformitatea

sau neuniformitatea conditiilor ecologice.

Suprafetele minime de evidentiere a fitocenozei, consta din inventarierea tuturor speciilor de

plan te de pe o suprafata num ita releveu.

Numarul si suprafata releveelor depind de suprafata de cercetat. Forma releveelor poate fi

patrata sau dreptunghiulara. Pentru fiecare specie din fiecare releveu se noteaza abundenta si dominanta.

Dupa inventariere se intocmeste tabelul s inoptic al asociatiilor vegetale care trebuie sa cuprinda

efectuarea observatiilor fenologice, numarul releveului, suprafata in metri patrati, acoperirea si constanta.Pentru determinarea productiei prim are se folosesc diferite metode .

Cea mai convenabila si usoara metoda de cunoastere a productiei primare a fitocenozei consta

in determinarea cantitatii de substanta organica, pe specii. in suprafete alese spre cercetare. Luarea de

probe se face in momentul cand vegetatia ajunge la dezvoltarea maxima.(perioada de inflorire si

formare a fruetelor).

Cum se procedeaza? in cadrul fitocenozelor se fixeaza un numar se spatii care sa cuprinda

marea majoritate a speciilor. In rcleveele alese se aseaza o rama metalica sau de lemn, de forma

patrata cu latura de 1 m. Din interiorul acestui cadru se recolteaza toate plantele (cu radacina cu to t) ,

apoi se curata de impuritati si se separa pe specii, se ambaleaza in saci de plastic si se due in laborator,unde se cantaresc. Greutatile rezultate pentru fiecare specie reprezinta fitomasa proaspata care se

noteaza in caictul de observatie. P robe le grupate pe specii se usuca in etuve (la 105 °C), dupa care se

cantaresc din nou, determinandu-se fitomasa uscata. Apoi se taie in bucati mici si se ard complet.

Cenusa rezu ltata se cantareste si se scade din greutatea uscata obtinandu-se substanta organica in g la

m2. Datele obtinute se noteaza in caietul de observa tie.



Exemplarele cele mai reprezentative ale speciilor componente se recolteaza. se conserva servind

la intocmirea ierbam lui ce constituie un docum ent al investigatiei. Din perimetrul oricarui ecosistem

antropogen (culturi de cereale, legume, pomi fructiferi etc.) trebuie sa se recolteze, prelucreze si sa se

conserve corpul intreg al speciilor de ciuperci, licheni, dc plante ierboase sau parti din plantele lemnoase.

B. Metode de cercetare a nevertebra telor terestre dintr-un ecosistem antropizat

Pentru cercetarea cantitativa a faunei de pe suprafata solului si chiar a celei de pe plantele

ierbivore se aleg suprafete de control. Aceste suprafete pot avea marimi variabile in functie de marimea

animalelor. Din fiecare patrat se recolteaza toate animalele si se formolizeaza (c on cen trate 4 %) in

borcane colectoare. Fiecare borcan cu animale corespunde unui patrat. In laborator se determina

spccia sau genul si se procedeaza la interpreta rea datelor. Se noteza si speciile'de plante din patrate

pentru a se constata corelatia dintre acestea ca producatori primari si animale, in calitate de consumatori.

C. Metode de cercetare a vertebratelor terestre dintr-un ecosistem antropizat

Populatiile de animale vertebrate si in special reptile, pasari si mamifere se cerceteaza folosind

metode calitative si cantitative. Metodele de cercetare cantitativa sunt metode inductive. Este imposibil

sa se numere toate vertebratele enume rate mai sus in orice ecosistem. De aceea se fac sectiuni sau se

delimiteaza suprafete unde se fac numarari si apoi se desprind concluziile pentru toata suprafata.

Cercetarea trebuie sa porneasca de la caracter isticile ecologice ale populatiei, iar rezultatele obtinutesa fie comparabile in timp si spatiu. Observa tiile se noteaza in caietele dc observatie.

Porticyioritdti ftoxuiv! 4m imottritt si M W

energi* m sc@ilsU(R«l« &Atr@^IsQU*

Sfi ne reaminlim !

Toate organismele vii au nevoie de hrana pentru a exista; hrana (llux de inaterie) circuit in ecosistem pe

calea unor verigi de populatii numite lanturi trofice:

Pentru mentincre a oricSrui sistem sc consu ma ene rgie: energia introctosa in ecosistem (flux dc energie) trcce

datorita relatiilor trofiCe de la pr o d u c e r! la consumatori de diferite ordine;

In ecosistemele naturale principala sursa de energie este energia radianta solara. Plantele cu

clorofila- producalorii, capteaza aeeasta energie si produc cu ajutorul ei substante organice din substante

anorgan ice (fotosinteza) pc care le iau din mediul inc onjura tor (sol, apa, aer).

Prin fotosinteza energia solara este transform ata in energie chimica inmagazinata in Substantele

organice sintetizate. Energia aeumuiata de plante (energia primara) si substantele organice (productia

i -cnergi? solara; P, producatori primari; C, consumatori primari; C c o n s u m a t o r i sveundari: D dcseompunatori I cncrgic

asimilata dc cStre plante: 2 cncrgic din substantele organice sintetizate dc plante; 3.4 - energie asim ita$ de catre consum atori I si 11; \6energie din substan tele organice sintetizate' de consum atori t. II; 7 energie consu ma ta in proce sele proprii de c3trc plante si animate; S -

energie cuprinsa in hrana nedigerata.

Fig. 85 • Fluxul de materie si energie in ecosistem

101



Transpira ie

'EvaptfrareTranspira fe

Qescofnpunere'

Saruri mlnevate

Fig. 86 • Circuite naturale: a) circuital earbouului; b) circuitul apei si s&rurilor minerals

primara) sunt preluate de consumatorii primari

- fitofagele, care in procesul de asimilatie

sintetizeaza substante organice proprii. De la

consumatorii primari, substantele organice si

energia aeumuiata in ele, circula la celelalte

verigi ale lanturi lor trofice : consumatorii

secundari, tertiari, cuaternari.

Dupa moartea organismelor vegetale si

animale, substantele organice sunt descompuse

dc catre dcseompunatori in elemente chimice

anorgan ice carc se acumuleaza in apa, aer, sol

si circuitul biogeochimic se rcpeta. Echilibrul

ecosistemului este asigurat in permanenta prin

reglarile naturale existente in ecosistem.(fig. 85)

Prezenta oa m enilor si acti vitati le

desfasurate de ei in cadrul biotopului natural,

tulbura acest echilibru cu actiuni intensificatepe masura cresterii gradului de antropizare a

ecosistemelor. Astfel, ecosistemul antropizat se

deosebeste dc cel natural prin:

• consum energetic mult sp or it;

• utilizarea masiva si a altor surse decat

cea solara (mai ales a acelor surse provenite

din combustibili fosili);

• modificarile de amplasare si cu mare

viteza a structurii ecosistemului,

• impunerea unor ”intrari“ si ”iesi’riu

din sistem, altele decat cele naturale;

• nerespectarea ciclurilor biogeochimice,etc.

In sistem ele antropizate omul a reusit prin activitatile sale sa invinga fron tierele biologicc

parasind legea reglar ilor organice sa isi creeze singur mijloace carc sa deturneze in favoarea sa

imense cantitati de resurse din mediul inconjurato r si sa le transforme, sa le utilizeze sau sa le transfere

de la un sistem la altul, fara nici o retroactiune imediata. Astfel, omul se sustrage de la regula generala,

introducand pe cale artificiala pro cess liniare (neciclice) cu consecinte grave in starea de echilib ru a

sistemelor. Unul dintre numeroasele exemple ce se pot da In ace$ sens este si acela al interventiei

omului in circuitul natural al Substantelor (fig. 8 6 ) care are loc intre plante, anim ale si sol prinindepartarea cxcretiilor si a descurilor rezultate

din metabolismul fiintelor vii, dincolodc limitele

ecosistemului, sustragandu-le de la circuitul lor

natural, pentru a le introduce in alte circuite

artifieiale ( fig.87).

Productia de bunuri matcriale este cea

care modifica sistemele naturale si tot ea este

cea care deverseaza in natura deseurile sale, atatCazul 1 Cazul 2 ,. . . . . . .t:;>„,, i xc-.-t.-v. ---v tvra-i.il t v.-.vi:s, r v di rect cat si prin nu jlo circa consum atici

neproduetive. In schema din fig . 8 8 se observa

ca 111 desfasurarea lor, procesele de productie

sunt alimentate din mediul ambiant cu materii

prime si energie obtinute din rezervele de resurse

.•ydavnjle 56 f^inforc in sal - conipte!. aparte* ymun element a! reddaris deseun sc cadavrej sunt etoninatoartificiai unn caai izari Gi/ificata

I Fig, 87 • Interve ntia omului in circuitul n atura l

102



na tu ra le . Dupa p roducerea

obiectelor (valori de intrebuintare)

si consumul acestora, se elimina

o serie intreaga de deseuri si

energie sub forma de ealdura.

Daca s-ar considera ca

rezervele naturale de resurse si

energie sunt inepuizabile si ca

spatiul in care sunt depozitate

deseurile este nelimitat, atunci

procesele economice ar putea fi

gandite ca se desfasoara intr-un

flux continuu , fara intrerupere si

fara diminuarea lor cantitativa. In

realitate insa, se stie ca resursele

nu sunt deloc inepuizabile, iar spatiile oferite de planeta noastra devin tot mai restranse pentru a face

fata tuturor utilizarilor oamenilor. In acelasi timp, este cunoscut faptul ca intr-un sistem antropic,la felca si in orice sistem ecologic natural, supravietuirea organismelor vii este co ndi tio nal de regencrarea

continua a resurselor, substanta fiind necontenit transferata si reeiclata.

Trebuie observat ca intre fluxul de energie si cel al substantei exista o deosebire. In timp ce

energia este transformabila dintr-o forma in alta (potentials, cinetica, chimica, termica, etc.), dar

niciodata readusa de la o forma inferioara la alta superioara, ci numai degradata in ealdura care se

pierde in afara sistemului, substanta poate fi refolosita prin reciclare. Cu alte cuvinte, nu toata cantitatea

de substanta care este eliminata ca deseuri trebuie depozitata in ecosfera ci dimpotriva - o cantitate cat

mai mare din aeeasta ar putea fi refolosita, econom isind astfel resursele naturale.

Intensificarea activitatilor umane, are ca efect negativ producerea unor dezechilibre in ciclurileecosferice ale unor elemente si in special al oxigenului. De asemenea, abaterea fluxului natural al

substan telor nutritive din sol spre cresterea unei anumite specii (monocultura) in scopuri alimentare

sau industriale pentru a se obtine productii mai mari si de ealitate ridicata cat si posibilitatea folosirii in

productia agricola a unei cantitati

suplimentare de energie obtinuta cu

ajutorul combustibililor fosili, due la

o fragilitate a echilibrului ecologic, ca

urmare a lipsirii sale de autoreglare si

de posibilitati de autoregenerare.

Caracteristica principala a unei

culturi vegetale consta in inlocuirea

fitocenozei naturale printr-o singura

specie de planta. Pentru a obtine

productii cat mai mari si de ealitate

ridicata, se imbunatatesc condit’ile% %

naturale, prin aplicarea unor tehnici

agricole adecvate, printr-un aport

suplimentar de substante nutritive

(apa, ingrasaminte chimice si organice)si prin eliminarea din fitocenoza

naturala a tuturor speciilor nocive,

fo los ind pes t ic ide , e rb ic ide ,

energie solarS

22 -10 ; Kcal

HvQ3000t

()14t

Trarjspiratie

H ,0

9 1

c o 2

20 t

0 2

4 tH ,02 t

CO,

6 t

Fotosinteza

Respiritie

*B (114 t)PN

40•!0*Kcal

boabe► 4 t

Paie* 5 t

H O30D0t

H ,o Substancet minerale

PB=productia brutaPN=producjia neta

Fig. 89 • Sch imb uri de m aterie si energie intre un a grosistem

mediu

103



insecticide, etc. Eficacita tea energetica a unei culturi vegetale este extrem de redusa. Schema din fig.

89 arata prin cifre aproximative schimburile care au loc intre sistemul considerat si mediul inconjurator,

precum si proccsele biologice. exprimate cantitativ in ecuatiile chimice referitoare la fotosinteza si

respiratie. In aeeasta schema se consemncaza importul de energie solara (2,2 x IQ9 kcal), import-

exportul de substante rezultate din proccsele biologice (C 0 2, 0 2, H20), precum si productia reala

realizata (boabe, paie), exprimata in unitati energetice (40 x 106 kcal). Se observa ca eficacitatea

energetica a agrosistemului considerat, este foarte mica de numai 1, 8 %: 40 x 106 x 100 = 1 ,8 %

In agro sisteme eficacitatea energe tica variaza in timp ata t cantitativ cat si calitativ in functie

de adaosurile chimice si de carburanti. Popu latia unui sistem urban este consum atoare a unei uriase

cantitati de substante si energie, aduse in cea mai mare parte din afara sistemului. Importul si exportul

pe care it realizeaza o aglomeratie urbana, depaseste cu mult orice transformari pe care le-am putea

intalni in cazul ecosistemelor naturale. Pornind de la principiile ecologice, in multe tari s-au experimental

modele de sistem e antropizate bazate pe utilizarea complexa a energiilor solare, a vanturilor, a apei, a

solului in asa fel incat sa nu se pr o du ca - pe cat posibil • pierderi sau dezechilibre ale sistemului.

Populatia unui sistem urban este consum atoare a unei uriase cantitati de substante si energie, aduse in

cea mai mare parte din afara sistemului. Importul si exportul pe care il realizeaza o aglomeratie urbana,

depaseste cu m ult transformari le pe care le-am putea intalni in cazul ecosistem elor naturale.

Pornind de la principiile ecologice, in multe tari s-au experimentat modele de sisteme antropizate

bazate pe utilizarea com plexa a energ iilor solare, a vanturilor, a apei. a solului in asa fel incat sa nu se

pro du cape cat posibil pierderi sau dezechilibre ale sistemului.

nftetineti !

• Toate organismele din oricare ecosistem isi desfasoara viata numai utilizand energia libera pe care o

convertesc in diferite forme de travaliu sau o depoziteaza in propria lor biomasa. Aceste transformari se

asociaza cu dcgradarea unci parti din energia libera sub fonn a de ealdura. Unica forma de transfer de energieintre toate niveluriie trofice este energia ch imica rezultata din fotosinteza. Fluxul de ene rgie unidirectional

antreneaza si face posibile fluxurile cielice ale diferitelor substante ea; (),* C, N, P. S, etc.

1 /IPLICMII

• Analizati schem a de mai jos si explicati circuitul biogeoch imic al unui sistem antropizat.

^ u nogrg-ngrgCTcrate --------------------------------------- * ------------------------------- - " ............. —--------- EN ER G TE

iCON

di

TfTPirrri rr "

ur se. am on iac

CD

01i—

a;TOoC7-

—a)

NerumegatoareMicroorganisme

-► m » c r o o r g a n i s m e

CELULOZAREZIDUR!

(emerge slabS)

De§eun organic©

SOLARA

0 0 2A pS

Azot

I FURAJEi (emerge mijlocie)

AMIDON(emerge multS)

Substance nutritive

■ i \ .

______

Microorganism© din so

104



2STRUCTURA SI DINAMICAPOPULATIILOR UMANE *

m Structura si diAomlco populatiilor uman*

Sfi ne reaminfim ! ______________________________

Studiile demografice asupra trecutului omenirii aratS o cvolutie numerica intens accclcrata

Isioricii inen^ioneaza pcmru paleolitic 5 milioane de locuitori. iar pentru Inceputurile erei crcstine 250 I

milioane locuitori

Primul miliard de persoane a fost atins tn anul 1830, al doilea miliard un secol mai tarziu (1930), iar al

treilea m iliard in 1960, al patrulca milia rd in 1974. al einc ilea m iliard in 1987, iar in 1999 s-a ajuns la al sasclca

miliard de persoane

in anul 2Q05 (conform statisticilor actuale) populatia totala a glohului este de 6.46 miliarde locuitori, iar

pentru anul 2050 se presupune o evaluare totala dc 9,07 m iliarde persoane.

Populatia umana constituie elemcntul principal al ecosistemelor umane, care se afla in

interdependenta cu alte sisteme: societatea, economia, alimentatia, cultura etc, toate avand corelatii si

se interinfluenteaza atat direct cat si indirect.

Populatia nationala este definita ca o ”colectivitate de oameni care ocupa un teritoriu bine

delimitat , acela asupra cdruia se exercitd suveranitatea statului respectiv (V Trebici). Ea poate fi

conceputa ca un sistem deschis, cu intrari si iesiri constitute din nasteri, respectiv decese, avand o

structura alcatuita dintr-o serie de subsisteme (populatia urhana, rurala, activa. inactiva etc) supuse

Tientsin

DENSITAJILE POPULAJIEI PE GLOB

Mexico

mov.ovo

Tokio

DelhiCrunching

IB o m b

I ^?Bangko|

Rio de Janeiro

Sao Paulo

Manila

-d

Jakarta

Buenos Aires locuitori permi la patra ta ( 1985)

■mmmmO- »- 80 200JO 20 60 200 400

M e t r op o le c u p n t e a n d milioane de locuitori (1990)'

Fig. 90 • D istr ib ute populatiei umane

105



unor in te rdependence ,

c o n d i t i o n a l s i e f e c t e d e

conex iune inversa ( feed

back) . Spre deosebire de

aeeasta populatiei mondiale

nu i se poate atribui caracterul

de sistem global, ea fiind un

agregat , rezul ta t d intr-o

insumare a diferitelor populatii

nationals, creata doar ca o

categoric statistica de maxima

generalitate.

Nivelul de astazi al

populatiei planetei( fig.90) este rezultatul unei indelungate evolutii, incepute de la aparitia omului.

Homo sapiens se impune ca specie in urm a cu numai 50000 de ani, desi urmele stram osilor sai sunt

mult mai vechi. Daca la inceputurile istoriei, umanitatea a fost caracterizata printr-un ritm de crestere

foarte scazut, abia din a doua jumatate a sec. al XVIIl-lea s-au constatat sporiri insemnate de populatie

(fig. 91).

Secolul al XX-lea a reprezentat o epoca un ica in istoria umanitatii, ce se caracterizeaza printr-

un ritm foarte rapid de crestere a populatiei, ce a determinat unul dintre fenomenele defmitorii ale

lumii contem porane - explozia demografica.

Aspectele importante care au determinat aeeasta dinam ica a populatiei sunt:

• revolutia industrials (progrese tehnologice, inovatii,alte procese care au generat dezvoltarea,

in general);

• revolutia agricola (cresterea randamen tului exploatarii terenurilor, amcliorarea raselor de

animale);• revolutia sanitara (cresterea performa ntelor medicale, introducerea vaccinurilor etc.).

Astfel, ritmul de crestere a populatiei umane a atins valori deosebite in secolul al XX-lea,

variind de la 0,65% in 1900 la 0,83 in 1950 si 1,6 % in 1999 pentru ca in anul 2005 sa aiba o valoare

de 1 ,2 % (fig.92).

Aeeasta crestere spectaculoasa a populatiei explozie demografica (baby - boom) - a

caraeterizat in principal tarile subdezvoltate din Africa, America Latina, Asia. In Europa cresterea

epoca

neolitica

epoca epoca

'bronzuluj fierului

Fig. 91 • Cresterea demografica mondiala

106



85+ barbati femei

80-84 I75-79 batrani70-74 GHANA65-6960-6455-5950-54

45-4940-44 adulti35-3930-3425-29,

-

20-2415-19 m10-145-9 copii |

- -i0-4 " ; ” ..

8 6 4 2 0 2 4 6 8 10varsta % din populatie

ig. 93 • D iagram s populatiei dup a va rsta: a) tara in curs de dezvoltare; h) tara dezvoltata

2150 - populatia estimate la 10,1 miliarde loc,

2125 - Populatia estimate la 8,3 miliarde loc.

2010 - Populatia terilorTn curs de dezvoltare $e a teapte s3 fie defie de cind ori mai mare decSt cea a (Srilor dezvoltate: 6,5 miliarde

2000 ■ 6.2 miliarde loc.

1950 -1990: populatia lumii s-a dublat

1980-4,4 miliare

1950 ■ Populatia {arilor in curs de dezvoltareera de trei ori mai mare decat a $riior

dezvoltate

RestuAsiei

3062

demografica a fost mai putin spectaculoasa, datorita razboaielor, scaderii fertilitatii, modificarii

mentalitatii si a noilor prioritati aparute in cadrul familiei (fig.93) etc.

Analizand sistemele de crestere pe perioade indelungate (1850 2000) se constata o stransa

legatura intre ele si gradul de dezvoltare economica. Astfel, in perioadele de trecere de la stadii de

subdezvoltare la dezvoltare, populatia creste fiind conditionata de o natalitate mare si o mortalitate

stationara sau in scadere, pc fondul unei dezvoltari generale care determina cresterea nivclului de trai.

Odata cu trecerea tarilor in stadiul de state dezvoltate, progresul economic si social genereaza noi

orientari in dimensionarea familiei. alte mentalitati si prioritati, care determina o seadere a natalitatii sirespectiv a ritmului de crestere a popu latiei.(fig. 94).

Evolutia nume-

rica a populatiei este

determinata, pe de o

parte, de m is care a

naturala a acesteia si

pe de alta parte de

mis car He migratorii

(mobilitatea populatiei).Miscarea naturala

a populatiei implica

fenomenele demogra-

fice legate de natalitate,

mortalitate, sold natu

ra l (diferenta dintre

natalitate si mortalitate).

Ea intervine in mod

direct in modificarea

numarului populatiei.

1960 1980 2(1990

America

de Nord

343

2020 Populatia estimate

tn 2025 (mil.)

L— — .....— - ............ — — ........... — ———------------------

Fig. 94 • F.volutia numeric*! a populatiei 1

barbati

batraniSUEDIA

45-49 adulti

20*24

% din populatievarsta

107



const i tu ind factorul cel mai

dinamic.(fig.95).

A fatalitatea ilustreaza frecventa

sau intensitatea nasterilor in cadrul unei

populatii. Indicele folosit este rata

natalitatii (N) care se calculeaza pe baza

raportului dintre numarul total al

nascutilor vii (n) si numarul mediu al

populatiei totale (P) exprimat la 1000

de locuitori intr-un an.______

N~-g- x 1 0 0 0 ;

S f a d k i M

ridicat

tna^teri §i

decese la1000 delocuitoripe an

ScSzut

exempleaetuale

Fluctuateridicata

Scaderenatural apopulatiei

EtlopiaBangladesh,triburidin jungld(Tnainte de1760)

Stadiul 2 Stadiul 3 Stadiul 4

Expansiunetimpurie

_jRata natalitefii

Cro$tercnaturalapopulaji

Expansiunet d r z i e

FluctuatescSzutS

Peru, SriLanka,

Kenya(1760-1880)

China,Cuba,Australia

Canada.Japonia

SUA(1880-19409 (dup'd 1940)

Fig. 95 • Tranzitia demografica

La nivel mondial rata natalitatii9

(N) se ridica in prezent la 2l%o. La

nivelul continentelor se afla anumite

difercntieri: Africa 38 %o; Asia 20 %o; America Latina 22%o; Australia si Oceania 17 %o; America de

Nord 14 %0; Eu ropa 10 %<>.

Mbrtalitatea reflects frecventa sau intensitatea deceselor in cadrul unei populatii. Indicele folosit

este rata mortalitatii (M), care se calculeaza pe baza raportului dintre numarul total al deceselor (m) si

numarul mediu al popu latiei totale (P) exprim at la 1000 de locuitori la nivelul unui an.

M = # x 1 0 0 0

In prezent rata mortalitatii la sistem mondial (M) este de 9%o. La nivelul continentelor se

Tnregistreaza urmatoarele valori: Africa 15 %0; Europa 11 %>\ Am erica de Nord 8 %<>; Asia 7 %«;

America Latina 6 %o; Australia si Oceania 7 %o.Diferentele inregistrate la nivelul ratei mortalitatii (M) nu reflecta intotdeauna decalajele existente

in gradul dc dezvoltare economica ca in cazul ratei natalitatii. Deseori tarile dezvoltate, avand o

populatie varstnica mai num eroasa, are valori mari ale mortalitatii decat unele tari mai putin dezvoltate.

M ortalitatea infantila rcflecta intensitatea decese lor copiilor sub varsta de 1 an in cadrul unci

populatii. Rata mortalitatii infantile se calcu leaza raportand numarul deceselor copiilor sub 1 an(n i)

la numarul total de nasteri (n), exprimandu-se in promile (%o).

M, mi"KT

x iooo|

Rata mortalitatii infantile (M.) este foarte mare la nivel mondial 54 %<>. Cele mai mari valori ale

acesteia se gasesc in tarile mai putin dezvolta te. >

Durata medic a vietii (speranta de viata la nastere) reprezinta num arul m ediu dc ani pe care o

persoana il are de trait, in mod obisnuit. exprimat la nastere in situatia in care conditiile ar ramane

aceleasi ca in momentul de referinta: se calculeaza ca medie a duratelor de viata a indivizilor unei

generatii im aginare , care ar trebui supusa intreaga sa viata ratelor de mortalitate pe grupe de varsta ale

anului dc observare.

Speranta de viata la nivel mondial este de 67 de ani (65 ani pentru barbati si 69 ani pentru

femei). La nivelul continentelor speranta de viata se prezinta astfel: America de Nord -*78 ani,

Europa — 75 ani, Australia si Oceania — 75 ani, America Latina -► 72 ani, Asia «► 6 8 ani, Africa

_► 52 ani.Diferenta dintre natalitate si morta litate rep rezintasoldul natural. El poate fi pozitiv sau negativ.

In prezent cele mai mari valori ale soldu lui natural se inreg istreaza in tari precum Mali (32 %o), Ciad

108



(28 %o), Arabia Saud ita (27 %o), iar cele mai mici in tarile Europei Centrale si Estice unde se constata

valori negative (Germania, Romania, Ungaria, Rusia, Ucraina s.a.m.d).

La nivel mondial soldul na tural e ste de 12 %o, cel mai m are fiind in Africa (23%o), iar cel mai

mic in Europa (1 %o).

Mobilitateapopulatiei se refera la deplasarile spatiale ale indivizilor cu si fara schimbarea

domiciliului. indiferent de durata absentei din localitatea de origine, cu scopuri diverse, la distante

mai mari sau mai mici. Aceste deplasari dete rmina modificari de ordin social, profesional, economic

etc. Ele se pot clasifica in doua mari tipuri:

• deplasari obisnuite, care nu implica o schimbare de lunga durata a domiciliului. Ele se

desfasoara ritmic, repetitiv, neprovocand dezech ilibre in zona de origine si cea de destinatie

• miscarile migratoriipropriu-zise, caracterizate de schimbarea de durata sau deftnitiva a

domiciliului, care implica modificari majore in viata acestora.

Cauzele migratiilor sunt multiple, d iversificate si au un caracter dual: pe de o parte, respingere

(in zonele de origine - de plecare) si pe de alta, atractie (in zonele de sosire destinatie).

Factorii de respingere pot fi:

• economici: declinul resurselor, suprapopularea, scaderea ofertei locurilor de munca, somajul,veniturile scazute, saracia, decaderea activita tilor economice etc.;

• sociali: lipsa oportun itatilor de a intemeia o familie, aparitia in familie a unor membri

copii, pierderea identitatii in grupul de origine, discriminari, etnice, sociale, rasiale, absenta bazei

materiale specifice a unor activitati culturale, educationale, stiintifice;

• politici: discriminari politice, existenta un or regimuri totalitare, aparitia unor evenimente

dcstabilizatoare razboaie, revolutii, atacuri teroriste, politici economice gresite etc.;

• naturali: catastrofe, cutremure, eruptii vulcanice, inundatii, fenomene climatice dezastruoase

- uragane. tornade etc.

Factorii de atractie sunt in opozitie cu cei de respingere si sunt mai puternici in general pentrua depasi eventualele obstacole de pe traseu.

• oferta superioara de locuri de mu nca;

• oportunitatea obtinerii unor venituri mai mari;

• nivel de trai mai ridicat;

• oportun itatea atingerii unui nivel mai inalt de educatie si specializare in diferite domcnii de

activitate;

• deplasarea cu partenerul de viata sau in vederea casatorici:

• dorinta de a se integra intr-un nou tip de eomunitate,etc.

Migratiile pot avea eonsecinte importante dc natura demografica, economica, sociala. Din punctde vedere demografic, se produc modificari semnificative legate de cresterea sau descresterea numarului

de locuitori, modificari ale stincturilor de populatie, ale indicatorilordemografici in general. Consecinte-c

economice sunt legate de forta de mu nca constituita de indivizii care migreazS- Pc piata muncii sunt

posibile atat aspecte pozitive cat si aspecte negative, ce afecteaza intr-o anumita m asura atat zoneleA

reccptoare cat si pe cele de origine. In plan socio-cultural se observa in zonele rcceptoare aparitia unei

diversitati etnice, culturale, sociale, ce determina redimensionarea relatiilor intre grupuri.

Indicatorul folosit este soldul migratoriu (migratia neta AM). El este rezultatul diferentei dintre

numarul sosirilor (I) si numarul plecarilor persoanelor (E) dintMm anum it spatiu.

AM = I - E

Soldul migrator alaturi de soldul natural determ ina miscarea populatiei.

109



I Rctincti !# f In cadrul ecologici umane, populatia reprezinta nu numai factorul activ, care conditioneaza echilibrul

ecosistemelor ci si scopul final al acestui echilibru. De aceea se poate spune ca ea reprezinta atat subiectul cat

si obiectul ecolog ici um ane. Al doilea pol aE sistemu lui, mediul. da ca este privit in relatie cu sistemul mond ial

al populatiei, poate duce la concluzia unor solutii relativ usoare privind problemele demografice: planeta

noastra ofera conditii de viata unci populatii mult mai numeroase decat astazi. Subsistemele regionale,

nationale etc, in conditiile relatiilor sociale si internationale actuale, complica insa problemele si le facdeosebit de dificile.

/IPLICMII»Determinati pe baza datelor statistice-evolutia numerica a populatiei din localitatea voastra in ultimii 2 ani.

Anolix« statistic* alt structurii

si diAomicii p^pulotllSar*Pentru cercetarea unui ecosistem este necesar sa identificam in primul rand speciile componente

si efectivele lor, precum si modificar ile care se produc in timp in structura lor. Cercetarea eco logica se

realizeaza folosind atat informatii empirice cat si informatii rezultate in urma unor metode de cercetare

stiintifica, statistica etc.* * 7

In urma acestei cercetari complexe membrii eehipei isi diferentiaza sarcinile pe eompartimente

majore.

Sa consideram ca avem ca tema de studiu structura si dinamica unei populatii intr-un ecosistem

antropic - calcul statistic.Care este planul cercetarii:

-iden tificam suprafata ecosistem ului de cercetat pe care o notam cu S;

-alegem suprafe tele din care vom lua probe, notam cu s suprafata unitatii de proba.

In acest caz pentru stabilirea populatiilor com ponente si mai ales a efecti velor acestora exprimatc

in numarul de indivizi / nr . trebuie sa prelevam:

N - - 1 unitati de proba

N ’ = numarul de indivizi / unitatea de proba

Multimea relatiilor N ?privind num arul dc indivizi / unitatea de proba in cadrul unei populatii

din ecosistem reprezinta populatia statistica corespunzatoare definita de urmatorii parametrii:

| i=m edia ( in cazul no stru m edia reala a num arului de indiviz i / m2);

G2=v arianta (dom eniul real de im pra st iere al valo r i lor ind ividu ale) ;

a “ abaterea standard:

V= x 100 ; coeficientul de variatie;

V = populatia statistica corespunzatoare

Modalitatea practica de determinarc a parametrilor ce alcatuiesc populatia statistica:

110



a ) Se extrage o proba alcatuita dintr-un num ar de unitati (n) mult mai mic decat numarul

maxim (N\) care corespunde zonei de cercetare. Proba trebuie sa fie reprezen tativa pentru populatia

statistica. Marimea unitatilor de proba, depinde de scopul urmarit, grupul studiat, de distributia spatiala

a elementelor; fiecarui cercetator ii revine sarcina ca pe baza observatiilor preliminare, sa aleaga cea

mai buna solutie.'

b ) Din analiza celor n unitati de proba prelevate la un mom ent dat rezulta o multime n de

valori privind n° de indivizi / unitatea de proba.

c ) Notam cu x variabila noastra si ordonam dupa marime cele n valori ale sale, alcatuind un sir

de variatie.

Atunci cand amplitudinea domeniului este foarte mare, este necesar sa se imparta intr-un numar

de intervale egale. fiecarui interval fiindu-i caracteristica o valoare centrala (x).

d ) Se transforma sirul de variatie intr-o distrib ute de frecvente, suma frecventelor este egala cu

n.

f fx fx‘

G 2 = \1

n = Z f 2 f x Z x2 Z f x2

e) Fiecarei distributii de frecvente ii sunt asocia ti tcrmenii fx, x2, si fx2, necesari pentru calcularea

indicilor statistici ai probei.

media aritmetica & ^ ^ S = ^ s2 a^atere stan^ard

Indicii statistici ai probei estimeaza cu un anumit grad de precizie dependent de numarul unitStilorde proba, parametrii populatiei statistice.

Pentru distributia de frecvente a probei se utilizcaza ca modele urmatoarele distributii teoretice:

1. Distributia binominal pozitiva - reprezinta un model potrivit in cazul in care variatia este

semnificativ mai mica decat media ( cr2< p ). Este o metoda rar utilizata ca model pentru probele

analizate in cercetarea ecologica.

2. Seria Poisson este folosita ca model

atunci cand varianta nu difera semnificativ de medie

( a2~ (J).

3. Distributia binominal negativa, este

considerata ca fiind modelul cel mai adecvat in

situatia cand varianta este semnificativ mai mare

decat media ( cr2> |j ), iar distributia spatiala a

indivizilor populatiei din care s-a extras proba este

grupata.

4. Distributia ia in consideratie toate valorile

posibile din cadrul domeniului de fluctuatie. Ea este reprezentata in general de un parametru masurabil(lungimea, greutatea indivizilor).

. . • •

• • • • • 4

• V

a Rand omiz at b Uniform c Grup at

Fig. % • Tipuri de distr ib u te spatiala:

a) rando mizat; b)uniform; c) grupa t

111



Compararea probctor

Dupa ce s-au analizat probele prelevate si s-au calculat densitatile populatiilor identificate,

trebuie sa se demonstreze ca valorile densitatii calculate pentru fiecare moment de prelevare a probei,

sunt cu adevarat consecinta modificarii raportului dintre procesele care asigura intrarea si iesirea

indivizilor la nivelul populatiei eercetate sau nu,AIn acest sens formulam presupun erea ca una dintre solutii este adevarata. Aeeasta formulate

este cunoscuta in analiza statistica ca ipoteza de nul (H0). Prin ipoteza de nul presupunem de obicei ca

probele nu se diferentiaza semnificativ si ca urmare mediile si variantele lor ar estima parametrii

populatiei statistice.

L_Hq: \x\ - fi2i 0 2 i - 0 22

Pentru verificarea ipotezei de nul se folosesc teste de semnificatie, parametrice (cand se cunoaste

faptul ca una dintre distributiile teore tice caracterizate anterio r reprezinta modelul adecvat al probei)

si neparametrice (acestea nu implica conditia de a cunoaste tipul de distribute care ar reprezenta

modelul probei).

Prezentam cateva din cazurile in care ipoteza de nul este verificata aplicand teste parametrice.

a) compararea a doua probe mari

Proba Ixi I indicii sta tistici calculatf

Sfjni numarul de unitati de prob a

Daca n si n0 > 50 se poate aplica teorem a limitei eentrale si atunci distributiile din care provin

mediile aproximeaza distributia normala a populatiei si numarul de unitati de proba. Abaterile standard

ale mediilor sunt: V S ,2 /n , si respectiv V S72 /n 2. Teorema limitei eentrale fiind aplicabila fiecarei

probe, distanta dintre mediile calculate are o di stri bu te n ormala in jurul lui 0 , cu abatere standard

egala cu abaterea standard a diferentei dintre medii. Atunci diferenta dintre mediile probelor (X, X2)

se fala la ”d4t abate d standard fata de 0 .

diferenta dintre m ediile probe lor x^x2

^~ abaterea standard a diferentei -Js,2 / I S i / n-

Raportul d este o variabila no rmala cu media 0 si ia valori poz itive si negative.

Daca d > 1,96, ipoteza de nul cu priv ire la medii es te resp insa ( Mi ^ M2 ) pentru nivelul de

semnificatie de 5 % si daca d > 2,58 ipoteza este respinsa pentru nivelul de semnificatie de I %

(probabilitatea ca ipoteza de nul cu privire la medii sa fie adevarata este mai mica decat 0,05 si

respectiv 0 ,0 1 ).

Pentru varianta ipoteza de nul este verificata aplicand testul F.

r»2 1

tr - S 1 !r - T T unde variatia de la num erator este totdeauna > decat cea de la numitor.

• 2 |

Valoarea calculata pentru F se comp ara cu cea care corespunde nivelului de semnificatie 5 % si

numarul gradelor de libertate: V = n, 1 pentru num erator si V, = n. 1 pentru numitor.

112



b) Compararea a doua probe mici care aproximeaza seria Posson ( oz= p ) cand varianta

nu difera semnificativ de medie.

Daca ambele probe au produsul n ^ si respectiv n2m 2 > 30 atunci se aplica testul d;

m\ - m 2 _ ~ x 2 yjm ] / n]/+ m2in 2 In ] + xi In.

unde m, si m., estimeaza parametrul din seria Poisson si m, = X, = S , 2 respectiv m, = X2 = S22.

Daca (d) > 1,96 sau (d) > 2,58 ipoteza de nul este respinsa pentru nive lele de semnificatie de

5 % si respectiv 1%.

Daca testele sunt atat de mici incat m n si m 2n >< 30 atunci se aplica transfo rmari le adecva te

(VX sau VX + 0,5 ) inainte de a folosi testele asociate distributiei normale.

Cand d (- 1,96 ; 1,96) diferenta nu este semnificativa si popu latia se distribuie intamplator;d > -1 ,96 diferenta este semnificativa si populatia are distributieuniform a;

d > 1,96 diferenta este semnificativa si populatia are distributie grupata.

S-a stabilit un numar relativ mare de indici utilizati pentru determinarea si compararea tipurilor

de distributie spatiala in cazul pop ulatiilor naturale.

In tentativa de a gasi o cale ideala pentru rezolvarea problemei s-au avut in vedere cateva

criterii:

• indicele ar trebui sa ia valori reale si continui pe intreg domeniul care ar include uniformitatea

ideala (numar egal de indicii in fiecare imitate de proba), distributia randomiza ta (S2 = X) si gruparea

maxima (toti indivizii sc afla intr-o unitate de proba).• ar trebui ca indicele sa nu fie independent de marimea unitatii de proba, de numarul unitatilor

de proba (n), de media probei (X ) si de numarul total de indivizi de proba ( Xx )

• sa se calculeze cu usurinta pornind de la un volum mare de date empirice si sa aiba o mare

putere de rezolutie in comp ararea p robe lor care vizeaza aceeasi populatie sau populatii diferite.

In general populatiile naturale, vegetale si animale po t avea distributie spatiala sau grupata.

Indivizii unei populatii pot avea distribu tie spatiala intamplatoare atunci cand pozitia in spatiu

a fiecarui individ este independenta de pozitia celorlalti indivizi. Aeeasta conditie este rar intalnita

datorita modului de organ izare al populatiilor naturale si relatiilor pe care acestea le au cu alte populatii

sau factori abiotici din cadrul ecosistemelor. Com plexitatea relatiilor din interiorul populatiilor natu-

rale, a relatiilor interspecifice, precum si a relatiilor cu factori abiotici determina in marea majoritate a

cazurilor o d istributie spatiala grupata.

j ®

I fietincli!- Exista o diferentiere in spatiu a densitatii ecologice si deci a efectelor factorilor dependenti de

aeeasta si, ca urmare, pentru descrie rea dinamicii marimii populatiei, se impune delimitarea in

spatiu a gruparilor cu cat mai mare acuratete, precum si modificarile in timp a gradului de

grupare.

113



IMPACTUL ANTROPIC ASUPRAECOSISTEMELOR NATURALE

ImpGctuI on(rof»ic osupro•coslstemeler natural*

Sfi ne reamintim !

Traim in , cadrul naturii

profund modifieate, ca urmare

a activitatii omului;

Biosfera actual^ se

deosebeste de biosfera secolului

al XVIII-lea cand fata

P5mantului nu era brazdata de

drumuri de fier si sosele» »asfaltate, cand atmosfera nu era

poluata cu fiim de fabrica. gaze

de esapament si alte substante

chimice, cand apcle curgitoare

si lacurilc nu erau locuri de

deversare a deseurilor*industrial;

Om ul a in terv.cn it in

procesele din biosfera atat ca un

constructor de ecosisteme $i

peisaje, cat si ca un factor de

perturbare a funetforiarii unor

procese naturale, deosebit de

importante pentru viatS si

economic (formarea resurselor

naturale dc hrana. a minereurilor

si energiei. ca si in ciclul apei).

Deteriorari ale mediului au existat in tot decursul

trecutului geologic, fiind provocate de cauze naturale, cum ar

fi sirul lung al cataclism elor consu mate de istorie : seisme,

dereglari climatice, furtunile de praf, eruptiile vulcanice,

inundatiile, etc. Toate aceste deteriorari „naturale“ din trecut,

unele cu efecte de amploare planetara, le putem intalni si astazi.

Orice fiinta vie intretine schimburi neintrerupte cucelelalte componente ale ecosistemului, fapt care produce

modificari permanente in mediul ineonjurator. In cazul

ecosistem elor naturale aceste modificari sunt, de cele mai multe

ori, de proportii reduse si se petrec cu viteze mici, incat este

posibil ca echilibrul ecologic sa fie oricand restabilit, pentru

mentinerea intacta a structurii si functiunilor intregului sistem.

Intre om, ca de altfel intre toate vietuitoarele , si mediu

are loc un permanent schimb de materie, energie si informatie.

In prima perioada de dezvoltare a societatii omenesti,omul a produs in mediu schimbari, indeosebi prin activitatea

de p rocurare a hranei - in faza de culegator sau de pescar. In

aeeasta perioada acti vitati le fiind reduse se incadrau perfect in

ciclurile naturale, iar prezenta sa nu putea sa produca un

dezech ilibru ecologic.

Prima activitate umana care a afectat in mod deosebit

mediul a fost agricultura, prin care unele ecosistem e naturale

(mai ales paduri) au fost inlocuite cu agrosisteme(fig.97).

Corelat, cu mijloacele simple de care dispunea, omul a produsla inceput modificari lente care au permis diferitelor organisme

sa se adapteze. Ulterior, paralcl cu cresterea populatiei umane,

dar si cu dezvoltarea sti intei si

tehnologiei, interventia omului in

natura a produs schimbari din ce in

ce mai profunde si mai rapide. Astfel

ajutorul focului, toporului si

pluguluL omul a schitnbat fata lumir.

Uriasa prcsiune a omului s-a

exercitat, indeosebi, in ultimele

deceni i pr in accelerarea

industrializarii si a urbanizarii. prin

114



cresterea populatiei globului si prin risipa resurselor oferite de natura (combustibili, minereuri metalifere,

de lemn, etc). Unele terenuri petrolife re vestite in primele decenii s-au epuizat si au fost parasite cu

pamanturi ravasite, inutilizabile. Altele noi, le-au luat locul, intrand in productia mondiala ca fruntase

: Orientul Aprop iat, Africa de Nord, C anada, Nigeria, etc. In alte tari sondele si platformele litorale,

exploateaza sub apa cantitati uriase de petrol. La fel s-au intensificat, in timp, exp loatarile de

minereu de fier, cupru, bauxita , etc. Toate aceste exploatari au avut loc atat in galerii de mina cat si la

suprafata prin excavatii adanci si decopertari. cu inaltarea in apropiere a unor mari coline de pamant,

pe care ani de-a randul nu a crescut nici un fel de vegetatie. La acestea se adauga exploatarea pe scara

larga a rocilor de constructie. a lemnului padurilor si implicit sacrificarea florei si faunei aflate pe

locurile cu cele mai intense activitati economice, un mai marc trafic al circulatiei, sub influenta

covarsitoare a marilor centre urbane. Rezultatul acestor activitati este degradarea echilibrului natural

foarte inalt pe anumite teritorii.

Daca oamenii au reusit ca in decurs de 35 de ani sa dubleze productia indu strials, iar in 7 - 10

ani sa dubleze productia dc energie electrica, ei au fost si autorii unei serii intregi de actiuni distrugatoare.

Astfel. ei au redus posibilitatile de autopurificare a biosferei, datorita marilor cantitati de substante

toxice si reziduuri aruncate in natura (poluare); au provocat premizele unui dezechilibru in balanta

oxigenului si ale reducerii ecranului de ozon, au poluat oceanele prin scurgeri masive de substante

nocive pentru flora si fauna marina.

Prin impactul uman asupra mediului inconjurator .; intelegem toate modificarile, care se situeaza

in afara legilor ecologice. suferite de mediul natural, ca urmare a activitatilor omenesti.

El poate fi exprimat prin re.la.tia: in care:

1 Impactul popula tie i umane asupra mediu lu i; N - numaru l populatie i din ecosistemul

considerat; q = cantitatea de substante pe cap de locuitor, care este dislocata, transformata, depozitata

DespSduririabuzive

Des^eienirea s.tepei

silvQstepei.savaneiVSnat §i pescuit

abuzivIncendieri Introducers de soiuri

de plante cultivate

Radiatii. Experiente

nucleare

Zgomote cuintensitate mare

Degradarea mediului prin acjiuni antropice

Diverse constructs

(civile, industriale)Poluanti

Conflicte militare Cresterea necesarului

alimentar

Modificari genetice

Fiu. 98 • De gradarea mediului dato ri ta impactului uman

115



Fie. 99 Poluarea apei

sau transportata in / din sistem; S = intinderea biotopului;

6 = randamentul ecotehnic al activitatilor umane.•)

Impactul este direct proportional cu numarul

populatiei si - coneom itent - cu volumul activitatilor

umane. El devine cu atat mai mare, cu cat populatia

creste mai mult si totodata, cu cat activitatile umane

implica consumuri mai ridicate de materie si energie. In

acelasi timp impactul este invers proportional cu

marimea biotopului, deoarece atat dislocarea unor

cantitati de substan te cat si depozitarea lor sunt cu atat

mai dezech ilibrate pentru mediul natural, cu cat biotopul are o intindere mai mica.

Formele sub care se prezinta impactul uman asupra mediului sau inconjurator sunt foarte

numeroase si variate (f!g98):

defrisarile masive de paduri;

desertificarea stepelor, destelenirile de pajisti;

extensiunea eroziunii solurilor, care scoate din circuitul productiv sute de mi i de hectare;

poluarea raurilor, lacurilor(fig.99), a apelor marine de pe platformele litorale;

poluarea atmosferei in arealele marilor aglomerari industriale(fig. 1 0 0 ) si a marilor orase;

distrugerea unor specii de plante si animale;

extensiunea rapida a cailor de comun icatie moderne(fig. 1 0 1 ), care se intind ca o retea tot

mai dcasa;

vanatoarea si pescuitul;

pastoritul cu efecte profunde asupra ecosistemelor, etc.

Crearea de catre om a ecosistemelor antropice de tipul agrosistemelor, in care fitocenoza naturala

este inlocuita printr-o vegetatie controlata, a privilegiat

cresterea posibilitatilor de obtinere a unor resurse denatura vegetala mereu sporite, au stimulat productia

vegetala, ea.utandu-se noi posibilitati de extindere a

suprafetelor cultivate, cat si imbunatatirea randamentelor

prin aplicarca unor tehnici perfectionate (mecanizari,

chimizari, fertilizari, etc).

Padurile au constituit surse de lemn pentru;

constructii, combustibil. fabricarea hartiei, a mobilei. Ele

au fost exploatate fara discemamant, fara a se tine seama

de dezechilibrele create in aceste ecosisteme, de rolullor igienico-sanitar, element peisagistic, mediu de viata

pen t ru numeroase spec i i de an imale . Padur i le

influenteaza clima locala si regionala moderand-o.

Distrugerea lor duce la desertizare.

Domesticirea animalelor, ca si cultivarea plantelor

s-a inscris in istoria civilizatiei printre cele mai insemnate

actiuni ale omului indreptate asupra naturii.

Modificarea conditiilor naturale de viata ale

animalelor, prin domestieire a dus la o dinamica numericacu totul alta decat in starea de salbaticie. In timp ce in

natura. fluctuatia numerica pe un teritoriu dat depinde

de cantitatea de hrana in biotopul respectiv, conditiile de

116



hrana ale animalelor domestice sunt complet schimbate. Perfectionarea continua a metodelor zootehnice,

a determinat, pe plan mondial, o evolutie ascendenta a septelului. Cu toate acestea resursele de

origine animala sunt insuficiente datorita cresterii num erice a populatiei.

Datorita sporului demografic si civilizatiei umane, nevoia de peste a crescut,intensificandu-se

simtitor pescuitul. Datorita supraexploatarilor, anum ite zone care in trecut furnizau mari cantitati de

peste, au devenit complet saracite. Este cazul sardinelor din Oceanul Pacific, care populau coastele

americane din Alaska si pana la sud de Califo rnia si altele.

In afara de pesti, numeroase alte specii din ocean prezinta interes: nevertebrate (tnidiile, stridiile,

crevetii, crabii) si unele venebrate (balene). Acest pescuit salbatic, nerational si neeconomic determina

scaderea num arului de vietuitoare chiar pana la disparitia unor specii.

Practicarea intensiva a vanatoarei a condus la rarirca simtitoare a populatiilor unora dintre

animalele salbatice, anumite specii fiind chiar pe cale de disparitie. Se apreciaza ca in ultimele patru

sute de ani au disparut complet peste 300 de specii, iar astazi sunt pe cale de disparitie 297 specii de

mamifere, 359 dintre pasari, 187 dintre _____ _ _______________________ _

POLUAREA. AERULUI

v. v

W mStrat de

C&ax*tl .3e zxr+sok D t o x x l d t ; c a r b O i

si rr^tan

fteopa ; 4P /is. yA'. ,

wvliHi

reptile si amfibieni si 79 dintre pesti. iti&mmm

Prin in troducerea de speci i in

ecosisteme, fie intentionat sau neintentionat

se pot genera cresteri neobisnuite ale

numarului indivizilor acestora (explozie

eeologica), ceea ce constituie adevarate

catastrofe ecologice si economice.

Un exemplu de in t roducere

neintentionata este aducerea catorva tantari

din specia Anopheles gambiae, vectori ai

malariei, de catre o nava militara din Dakar(Africa de Vest) pe coasta rasariteana a

Braziliei. Tantarii s-au raspandit in lungul

coastei, au patruns in interiorul tarii,

producand o puternica epidemie de malarie

in urma exploziei num erice a acestora.

O adevarata catastrofa s-a produs

cand acum aproximativ un secol, afidul

Phyloxera vitifolii a patruns din America in

Franta, distrugand culturile de vita pcsuprafete imense. Atunci a aparut ideea de

a altoi soiurile europene de vita pe cele

americane rezistente la filoxera. Astfel a fost

staviIita invazia acestui afid.

Un alt exemplu se refera la gandacul de Colorado (Leptinotarsa decemlineata), important

daunator al cartofului. Aeeasta insecta are o mare raspandire si pana in prezent nici o metoda de

combatere nu a reusit sa -1 distruga.

Introducerile intentionate de specii straine in diferite biocenoze s-au facut si se fac in cele mai

diferite scopuri plante de cultura (alimentare, esente lemnoase, decorative), animale pentru scopurialimentare, cinegetice, estetice, Efecte le acestor introduceri de cele mai multe ori, sunt cu totul

Oxizi de

M e t a n

aa*

M c t a nJ"

Dioxtdcte

c a r b o n 5» ojlqh*

i Fig. 102 • Surse* dc poluarc

11 7



neprevazute, nedorite si pagubitoare atat pentru eeonom ia umana, cat si pentru ecosisteme naturale

corespunzatoare care se deterioreaza.

Deseori, vorbind despre impactul omului asupra mediului inconjurator, se fac referiri la poluare.

Ea reprezinta o modificare mai mult sau mai putin daunatoare atat pentru om cat si pentru speciile

din ecosistemele naturale si artificiale, a factorilor de mediu (abiotic si biotic) datorita introducerii in

mediu a poluantilor (deseuri ale activitatii umane fig. 102). Poluanti pot fi: substante chimice (pesticide,

titei, gaze, substante organice), factorifizici (ealdura, radiatii ionizate. etc) sau biologici (germenipatogeni).

Fiind consecinta a activitatii umane, poluarea creste (in intensitate si complexitate) direct

proportional cu cresterea numerica a omenirii, cresterea necesitatilor umane si dezvoltarea de noi

tehnologii. Deoarece nu se cunosc in amanun t limitelc admisib ile ale poluarii atat pentru securitatea

omului cat si a securitatii principalelor ecosisteme ale ecosferei, exista o tendinta de subapreciere a

efectelor acesteia. Aeeasta ignorare a importantei poluarii se datoreaza de cele mai multe ori lipsei

unor efecte imediate asupra popu latiilor ceea ce creeaza o falsa impresie a caracteruiui inofensiv al

factorilor respectivi. Dar agresiunea omului asupra ecosistemclor naturale depaseste mult sfera poluarii.

La aeeasta trebuie adaugata o serie de alte cai de deteriora re ca:

-ex tragerea din ecosisteme a unor eomponenti abiotici sau biologici;

-introducerea de elemente biologice floristice si faunistice care due la schimbarea echilibrelor

ecologice, a structurii trofice. a producti vitati i biologice;

-modificari ale unor intregi suprafete prin mari constructii sau lucrari hidroameliorative;

-desfasurarea unor activitati generale ale omului afectand in diferite moduri cele mai variate

ecosisteme.

Este foarte important sa tinem cont ca degradarea mediului este un fenomen deosebit de complex,

determinat de numerosi factori ecologici, economic!, sociali, politici.etc. care interactioneaza si care

influenteaza printr-un p roces de feed-back , multele si variatele sfere ale activitatii umane. De aceea,

in conceptia ecologiei umane, mediul si toate activitatile economice sunt incadrate intr-o singura

unitate sistemica in interiorul careia au loc toate schimburile de materie si energie.

1 Rctincti

• A tata vreme cat sursele naturale pentru alimentarea proceselor economice specifice s ocie tali

omenesti, cat si deversarea tuturor deseurilor si reziduurilor activitatii sale, nu au trecut de o

anumita limita, sub care ecosistemul natural mai avea capacitatea sa proprie de redresare a

echilibrului eco logic, nu a existat nici un pericol care sa tulbure relatia dintre om si mediul sau

inconjurator. Dar, aparitia societatii de super-consum si a tendin telor de acaparare a resurselor

terestre, determ ina aparitia »crizei ecologice“ Omul fabricand prea mult, consumand prea mult,

eliminand prea mult ar putea sa-si puna in pericol chiar existenta sa, prin efectele propriului sau

impact asupra naturii.

I /IPLICKT1E

1. Identificati in localitatea voastra efectele impactului an tropic asupra peisajului natrural.

2. Realizati diferite proiec te de mediu prin care sa propuneti atenuarea sau inlaturarea unor

cauze ce determina deteriorarea echilibrelor naturale din localitatea sau imprejurimile localitatii

voastre.

118



Evidentierea impaetuliii antropic astajsrt* ecosistemelor

Multi locuitori ai lumii au inteles pericolul degradarii mediului am biant ca pe o amenintare a

vietii, si-si manifesta ingrijorarea cerand mentinerea calitatilor mediului si a echilibrului naturii. Presa

se alatura si ea, adesea, in favoarea acestei actiuni. Multe organ isme internationa le si organizatii ale

societatii civile au convocat reuniuni cu participare mondiala pentru apararea m ediului inconjurator si

ocrotirea naturii.

In multe tari - inclusiv Rom ania - s-au luat masuri de prevenire sau de indreptare a situatiilor

precare, intarite prin legiferari bine fundamentale. S-au initiat si promovat programe de cercetare

stiintifica pentru cunoasterea si eva luarea starii habitatelor, a speciilor din flora si fauna salbaticS si a

altor bunuri de patrim oniu natural. S-au promova t proiecte speciale desiinate ocrotirii si conservarii

habitatelor naturale, biodiversitatii, restaurarii habitatelor deteriorate, refaccrii unor populatii viabile

de specii amenintate cu disparitia. S-au intocmit planuri de managem ent ale rezervatiilor biosferei si

altele,

Prezentam mai jos metodolog ia de intocmire a unui proiect.

Un proiect are 4 componente principale:

L De ce? : O expunere a problemei rezolvabile. Contextul problemei

2. Ce? : Reformularea problemei rezolvabile. Obiectivele muncii sau a ceea ce dorim sa reafizam

3. Cum? : Metodologia care este folosita pentru rezolvarea problemei

4. Evaluarea : Cum vom m asura (evalua j efectul sau eficacitatea proiectului. Care este cel mai

important lucru de masurat.

La inceputul planului se pune titlul, numele si adresa. Dupa evaluare, se adauga o lista a

facilitatilor si resurselor pe care le avem ce vor fi necesare pentru proiectul in cauza precum si oprogramare a pasilor pe care ii vom face pentru a aplica proiectul propus.

Dezvoltand obtinem pentru:

De ce? aeeasta comp onents va trebui sa includa o simpla declaratie (de preferat intr-o singura

fraza) stabilind care este problema. De asem enea se stabileste pe scurt originea sau istoria problemei,

cum a aparut si cum afecteaza sanatatea subiectilor proiectul. Daca avem acces la statistici sau lucrari,

studii, cercetari anterioare facute pentru aceeasi problem a trebuie sa ne referim la ele pentru a sustine

punctul de vedere. Stabilim scopul problemei si cum vom imbunatati sanatatea subiectilor.

Ce? - este important sa fim cat mai specifici si creativi posibil. Nu este suficient sa spunem ca

vom face o serie de 1 0 conferinte ci trebuie spus cum se vor face efectiv, unde si cand vom face acesteconferinte, care va fi publicul caruia ne vom adresa, ce dorim sa transmitem.

Cum? in aeeasta sectiune va trebui sa descriem detaliile solutiei noastre. Va trebui sa fumizam

cat mai multe informatii despre persoanele ce vor iucra la proiect si ce anume vom face. De exemplu:

cum vom aduna persoanele cu care vom Iucra, cate persoane vor fi anchetate, daca vom folosi voluntari,

cum ii vom selecta si pregati, cate sesiuni vom organiza, ce fel de materiale didactice vom folosi, ne

vom folosi de evenimentele sociale, vom folosi piiante, cum le vom distribui, etc. (cu cat vom da mai

multe detalii pentru fiecare pas al proiectulu i aces ta va fi mai bun).

Evaluarea este o parte foarte importanta a proiectului Daca nu vom masura efectul a ceea ce

am facut nu vom sti niciodata daca am rezo lvat problema sau nu. Trebuie sa fim onesti si autocritici inevaluare. Nu trebu ie sa ascundem daca am esuat in realizarea obiectivelor. Vom folosi aeeasta ca pe

un proces de invatare, astfel incat nici noi si nici altii sa nu faca aceleasi greseli in viitor. Asadar

evaluarea este masura suceesului sau esecul solutiei noastre, a problemei pusa spre rezolvare.

119



Septembrie

2007

O alta parte foarte importanta a

metodologiei planului de masurare este o

expunere separata a tuturor facilitatilor si

resurselor de care avem nevoie pentru a

termina proiectul. Vom avea in vedere

resursele locale disponibile (resurse umane

precum si fondurile si resursele naturale).

Vom incerca sa includem tot ce vom avea

nevoie pentru realizarea planului proiectului.

In situatia in care descoperim ca unele

resurse nu sunt disponibile se discuta cu

colaboratorii si cu ceilalti participant la

workshop, existand posibilitatea ca unul

dintre ei (sau mai multi) sa vina cu resursele

necesare.

Este important de asemenea sa facem un program precis pentru a sti cand acesti pasi diferiti vor

avea loc in proiectul propus. Se va stabili durata proiectului, responsabilitatile si finalul proiectului.

Prezentam in figura 103 un exem plu de planificare; (pot fi folosite si alte moduri de programare

care pot fi la fel de bune):

Se va introduce in planul proiectu lui o metoda prin care se masoara eficacitatea proiectului in

saptam anile si lunile care urmeaza.

Fig. 103 • Exemplu de planificare

EFECTELE DETERIORARII ECOSISTEMELOR

ASUPRA SANATATII UMANE

Sfi ne reaminlim !

Aspectul functional al ecosistemelor antropice se modifies extrem de rapid datorita interventiei

umane, care s-a intensificat in prezent, deven ind pe alocuri hotaratoare;

Poluarea prin toate formele ei, mo difica elementele mediului natural;

Dercglarea unui element al naturii se rasfrange asupra intregului geosistem distrugand pana

la anularea posibilitatilor de vietuire;

Toate acestea au avu t si au o influenta nefav orab ila asupra sanatatii oam enilor

Starea de sanatatc a oamenilor ce populeaza un anumit ecosistem antropic reprezinta un criteriu

important de caracterizare a acestuia si reflecta corelatia dintre multitudinea si amplitudinea modificarilorantropice si m anifesterea unor diverse maladii ce afecteaza populatiile umane

Starea de sanitate a populatiei umane se situeaza. in prezent, la nivel superior fata de trecut,

indeosebi prin reducerea mortalitatii (generate si infantile) si prin prelungirea duratei medii de viata:

12 0



7 0 -7 2 ani la barbati si 74 - 76 ani la femei (in tari dezvoltate). De asemenea, au scazut imbolnaviriie

prin boli infectioase siparazitare etc.

Starea de sanatate a populatiei lum ii nu multumeste insa din toate punctele de vedere. O mare

proportie a populatiei adulte si varstniee este suferinda de boli cronice si degenerative, iar o proportie

din ce in ce mai m are a populatiei tinere sufera de Tmbolnaviri m ergand uneori, pana la deees prin

manifestari morbide acute, cronice si prin accidente. Bolile psihice au o feeventa mai mare in prezent,

dupa estimarile unor specialists ca urmare tocmai a unor complexe ecologice necorespunzatoare ale

populatiei umane actuale.

Un factor important care a detreminat deteriorarea ecosistemelor naturale si implicit deteriorarea

sanatatii umane este civilizatia, adica tchnicizarea si urbanizarea.

Centrele urbane prezinta o serie de factori ecologici negativi caracteristici: aglomeratia.

zgomotul, ritmul trepidant, stress-urile psihice, sedentarismul, poluarea cu toate formele ei: fiziee,

chimice, biologice, etc. Acesti factori determ ina cresterea frecventei accidentelor, bolilor pulmonare,

cardiovasculare, tuniorilor, bolilor neuropsihice si psihosomatice. Statisticele arata ca anumite cazuri

dc boala si deces au o frecventa mai mare in epoci si zone caracteristice dezvoltarii tehnice. Suplinirea

de catre masini a miscarii si a muncii fiziee, alaturi de factorii cnumerati determina cresterea numarului

de imbolnaviri in anumite domenii ale patologiei umane, cum ar fi tumoriie maligne.bolile

cardiovasculare, bolile de nutritie(fig. 104), de respiratie, cariile dentare etc.

Corelatiile stiintifice si comparatiile intre diferite gmpe de populatie arata, adeseori, ca civilizatia.

in genere modul de viata al lumii contemporane evoluate prezinta aspecte negative care se rasfrang

asupra sanatatii. desi nu trebuiesc neglijate avan tajele si beneficiile progresului tehnic. M ortalitatea

populatiei urbane este mai mare decat a celei rurale (fenomen accentuat la inceputul revolutiei

industrials pana in anul 1900). Astazi. prin reducerea diferen telor intre mediul urban si cel rural, prin

atenuarea aspectelor negative ale oraselor (uneori prin introducerea acelorasi elemen te negative la

sat), starea dc sanatate tinde spre egal izare. Cand diferentele sunt mai mari si starea de sanatate difera.

Pe ansamblul populatie i. al morbidita tii si mortalitatii generate exista oscilatii dc la o tara la alta, de lao epoca la alta si chiar de la o categorie de orase la alta. Densitatea mare a populatiei, migratia

excesiva, navetismul, poluarea, lipsa de echipare edilitara, defieiente de asistenta edilitara etc, determinS

ffiKJLE CARDJACE

u iddodo

■ grupa6 t 3S-64 *. jtk in

CM *

200 250

50-100Scorbut S*riberi

vit jrmof l A

f ig. 104 • Me diul inc on jur ato r si bolile

121



cresterea morbiditatii si mortalitatii. Dimpotrivaconfortul tehnic, asistenta medicala, protectia mediului,

etc, amelioreaza indicatorii de sanatate. In functie de modul in care orasele mici si mediul rural asigura

conditii ed ilitare superioare, alaturi de conditii naturale nealterate, starea de sanatate a populatiei din

aceste asezari se prezinta la nivel superior. In unele tari in curs de dezvoltare insa, urbanizarea se

caracterizeaza prin preponderenta unor deficiente tehnice, cu consecintele nefavorabile respective; in

tarile dezvoltate, migratia, poluarea, etc, determ ina de asemenea conditii inferioare, mai ales in cartiere

si imprejmuiri.

0 atentie deosebita trebuie acordata perioadelor de tranzitie. Tarile in curs de dezvoltare prezinta

diferente mai mari intre urban si rural, industrializarea si urbanizarea exercitand un impact mai socant

(prin neadaptarea initiala), resimtit mai ales la barbati.

In ecosistemele antropizate se resimt - intr-o masura mai mare sau mai mica, influenteie exereitate

asupra sanatatii oamenilor de diferitele categorii de factori fizici, chimici . biologici,psihosociali,<ztc>

Factorii fizici ce produc imbolnaviri si decese ale populatiei umane sunt: mecanici' climatici,

electrici, radioactive etc. iar provenienta lor poate fi atat naturala cat si artificiala. Efectcle lor asupra

organism ului sunt in cele mai variate expresii, de la traum atisme usoare pana la moarte instantanee.

Masinile ind ustrials si agricole - cu toate masurile de protectia muncii, produc accidente. M ijloacelede transport mecanizat (in special rutier) produc un numar mare de accidente cu sau fara urmari

deosebite: hemoragii, fraeturi, sectionari de nervi, de tendoane sau afeetiuni ale unor organe vitale

(inima, plamani, ficat).

Oscilatiile sonore (zgomotul) afecteaza o mare parte a populatiei contcmporane indeosebi a

celei urbane. Aeeasta noxa este eonsidera ta printre cele mai importante din epoca actuala. Actiunea

nociva a zgomotului se exereita in primul rand asupra organului speeializat - ureehea si apoi prin

intermediul sistemului nervos central asupra viscerelor si glandelor endocrine ( fig. 105).

De asemenea zgomotul determina leziuni vasculare, tromboze, hemoragii capilare, hipertensiune,

contractii ale tubului digestiv etc.Vibratiile insotesc zgomotele, accentuand efectele acestora prin afectarca S.N.V., organelor

locomotorii, etc., sub forma de tulburari vascu lare trofice. degenerative si nevrotice.

Ulirasunetele exereita efecte distrugatoare asupra urcchii, sistemului nervos, pielii sangelui si

constau in hemoragii, edeme, degenerscenta, scleroza, etc.

Radiatiile influenteaza putem ic sanatatea um ana putand provoea boli si chiar decese. Radiatile

ultraviolete, prin actiunea fotochimica, pot provoea arsuri ale pielii, insomnii, agitatii, inflamatii

conjuntivale, etc. Ele sunt rau tolerate de hipertensivi, cardiaci, bolnavi febrili, hipertiroidieni.

Radiatiile laser , radiatiile determinate de emit atari de inalta frecventa si campurile

electromagnetice de inalta frecventa, influenteaza organismul uman. Efectele lor indeosebi almicroundelor, se localizeaza asupra SNC, S.N. V, aparatului circulator, g lande lor endocrine (tiroida,

Treapta 1Asigurarea supravie^uirii

Interferen^a comunicSriiPierderea permanenta auzului

Treapta a lll-a

Men|inerea randamentuluisuperiorStress mentalInterferenta activitatilorcomunic^rii, somnului

Treapta a IV-a

Protectia confortibunei dispozltii

IncSlcarea intimitDistragerea atenOboseaid

Treapta a ll-aPrevenirea leziunilorStress neurohormonaiPierderea temporary a

auzului

Fig. 105 • Tre pte ale efectului zg omotului

122



carferea parului

distrugereacortexufui(tufounSri

nervoase)

cancer tiroidian

. . taradi

sistemului

rmunita*-

cancel

mamar

cancerrenal

afeetiunidigestive

congeniiate

Fig. 106 • Efectele iradierii

gonade) sistemului hem atopoetic, sangelui, etc.

Telefonul, televizorul si alte aparate electrocasnice

emit radiatii electromagnetice.

Efec te le poluarii radioactive (fig.

106)depind de doza, de segmcntul invadat,etc.

constand in leziuni si modificari patologice mai

mult sau mai putin importante: aparitia de tumorisau maladii genetice determinate de modificari

ale structurii si func tiilor ADN.

Mineri i care lucreaza la extract ia

minereurilor radioactive constituie categoria cu

cea mai importanta expunere profesionala, riscul

de imbolnavirc prin cancer bronhopulmonar fiind

foarte mare.

Energia nucleara este folosita in maunulte

domenii ale industriei. Rezultatele acesteia suntatat de eficiente si promitatoare incat se considera

ca „era nuclcara“ deschide noi orizonturi, atomul

fiind cel mai important dintre toti factorii care

evolutioneaza tehnologia, Optimismul omenirii

este insa rezervat datorita riscului de poluare a

mediului in conditiile functionarii anormale a

instalatiilor nucleare sau in even tualitatea unor

accidente(fig. 107) se pun deci in discutie aspectele

privind beneficiul si riscul pc care il implicaextinderea utilizarii energiei nucleare (fig. 108).

Omul se afla intr-un schimb permanen t cu

mediul, preluand si eliminand agenti chimici.

Patologia chimica priveste toti factorii de mediu

(aer, apa) alimentele. etc. ca si toti components

organismului. adica substantele biogene (minerale

sau organice) si in plus numeroase substante

straine de organism, in modul cum se asigura

raportul dintre organ ism si mediu se pot produce

modificari patologice diverse. Dintre acestea

mentionam, ca fiind foarte frecvente. intoxicatiile

determinate de diferiti poluanti: metale grele, oxizi,

acizi. baze, saruri, pesticidc, alcool. medicamente, tutun. Patologia chimica mai poate fi completata

cu alte boli de origine organica cum sunt bolile endocrine si metabolice.

Spre deosebire de contaminarea cu substante chimice proprie civilizatiei industriale, posibilitatea

eontaminarii cu microorganisme a aparut odata cu alimentu l insusi. Poluarea biologica implica si

ea o serie de riscuri pentru consumator si altereaza calitatile nutritive ale alimentului.

Consecintele eontaminarii sunt foarte diferite. in functie de natura microorganisiriului,

eoncentratia lui sau a toxinelo r elaborate de alimentul contaminat, natura tratamentului culinar efectuat

(afumat, sarat, condimentat).

marc p ar te a Europci

123



Iradiere medicalsTratament diagnosticTeleviziune Tn culoriProgram© educative, $tiri§i informatii, divertismentEnergie nuclearSElectricitate ieftinS, Reducerea poludrii aerului.Defectoscopie

Fisuri Tn metalurgie(prevenirea accidentetor)

CuptoarePreparare mai sigurS $i

mai rapidS a alimentelorRadiatii U VSterilizare in spitaleRadarTransport mai sigurLaserComunicatii mai bune

RadioizotopiDiagnostic §i tratamentSursS de energie pentru cord artificial

Cancere

Leucemii, tumori osoaseCarcinom pulmonar, cancertiroidian

Opacifierea cristalinuluiScurtarea duratei de viaJSLeziuni Tn uterMongolism, microcefalie,

cancereMutatii geneticeDecese fetale §i infantile.Malformatii fizice^ideficiente mentale

Beneficii Riscuri

Tn general

TmbunStStirea sSnStStii. d is tra c tServiciiAvantaje modeme, cre§teraa populatie

Boli §i suferintSDecese timpuriiMalformatii

Fig. 108 • Beneficii si riscuri ale utilizarii energiei nucleare

Bolile care se transm it mai frecvent de la animal la om prin intermediul pro duselor alimentare

sunt; salmonelozele, tuberculoza, bruceloza, infectiile cu stafilococi, dizenteria bacteriana, febra aftoasa,

antraxul, bo tulismul, etc.

Raporturile dintre populatia umana m odem a si mediul artificial de viata sunt determinate in

prezent si de mijloacele de asistenta medieala si de tratament, imdeosebi de medicamente. Efectele

benefice ale medicamentelor sunt in con testab le, da r consumul exagerat, nejustifieat, fie ca reprezinta

un mod de etalare al bunului trai, fie ca este expresia unei anumite metode terapeutice, are implicatii

de ordin general din cele mai grave. Aparitia patologiei medicanientoase ca problema majora a

medicinei m odem e obliga societatea la adoptarea unor masuri care sa mentina echilibrul intre consum

de medicam ente sanatate, in limite relativ normale. M asurile care se iau sunt variate, in functie de

stadiul de civilizatie, gradul de ind ustrializare, tipul sistemului social politic al societatii respective.

Elibcrarea tuturor medicamentelor sau num ai a celor cu potential toxic se face pe baza de prescriptie

medieala, m asuri severe de evidenta si control ale elaborarii prelucrarii, manipularii si administrarii

substantelor care pot produce toxicomani.

Farmacodependenta are diferite domenii de aplicare in practica de catre publicul larg, consumator

de medicamente.O categorie mare de bolnavi foloseste tranchilizante hipnotice care reduc intensitatea stresului,

altii uzeaza de medicamentele antireumatice, antiinfectioase, hormonale, stimulente ale altor functii,

etc. Dar organismul nu poate ramane indiferent fata de aceste substante straine, chiar daca dozele

folosite nu ating nivelul toxic. In cazul folosirii unora se produce obisnuinta, alteori efectele negative

se pot extinde si traduce pentru o serie infinita de m anifestari de la mici stari de indispozitie pana la

manifestari teratogene si cancerigene.

Progresele tehnico-stiintifice din ultima perioada au dus la importante modificari, atat de ordin

cantitativ cat si calitativ, al reactivitatii umane. Complexul de reactii tisulare si umorale declansate de

diversi factori nocivi (microbieni, toxici, chimici, mecanici) si reactivitatea um ana constituie un moddc manifcstare mai mult sau mai putin localizat, a unui proces unitar bioumoral cu importante implicatii

morfofunctionale.

124



Impactul vietii sociale, accelerarea ritmului existentei umane, cu profunde modificari de

mentalitate si cu roluri determ inante de ev olutiile sociale, revo lutia tehnico-stiintifica, noile orientari

in educatie, exp lozia inform ationala necesita solicitari ce pot deveni patogene.

in regiunile de mare aglomerare urbana, cu mobilitate exagerata a populatiei si un mare procentaj

de populatie care traieste izolata s-a observa t o rata marita de sinucideri. Celula familiala devine mai

instabila, cresc nevrozele, starile reactive, depresiile, ca si fenomenele dezadaptative ca vagabondajul,

tulburarile de co mpo rtament ale copiilor si adolescentilor, instabilitatea profesionala, alcoolismul,

delicventa juvenila si intarzierea scolara, au o frecventa crescuta in marile orase. Categoriile cele mai

vulnerab ile de populatie fata de procesul urbanizarii sunt copii, ado lescentii, batrani i si handieapatii

mintal. Abuzul exagerat de informatie duce la oboseala, irascibilitate, insomnie, anxietate, etc. O alta

sursa de expunere o reprezinta stimulii vizuali excesivi cum ar fi programele TVjocurile pe

calculator,etc.

Industrializarea a creat un nou tip de activitate um ana si un nou mediu, mediul industrial ce a

dus la restructurari importante ale ambian tei fiziee a vietii sociale. Dim ensiunile exagerate ale halelor.

zgomotele, v iteza de desfasurare a muncii, solicitarile specifice ale unor profesiuni pot duce la cresterea

de boli psihosomatice.

Dezorganizarea familiala si sociala determina o crestere semnificativa a procentajului de

imbolnav iri prin tuberculoza, tulburari psihice, boli cardiovasculare iar, asupra cop iilor apare un rise

important de tulburari de comportament si personalitate datorita caren telor afective si educationale.

Printre factorii cu potential patogen a fost inclus si ,jtresu l cultural“ in cadrul caruia s-au

evidentiat trei categorii de cauze:

-elemente de mediu cultural: excesul de tabu-uri, saturatia de valori, polimorfismul cultural,

sistemul cultural al sentimentelor si structura de baza a personalitatii;

-aspecte de structura sociala (slabirea sau disparitia unor norme sociale rigiditate sociala);

-alte diferite tipuri de schimbari.

t .Relineti !i f

Civilizatia creeaza sau accentueaza conditii favorizante pentru cresterea morbiditatii si

mo rtalitatii printr-o serie de boli si tototdata, ofera conditii de mediu sup erioare fata de trecut.

Realizarea unor ecosisteme umane cu cat mai bune conditii tehnice si diminuarea masurilor

nocive ar putea imbunatati ca litatea vietii si sanatatea umana.

* Profilaxia bolilor legate de civilizatie (urbanizare, industrializare) imbraca un caracter dominant,

la care insa poate sa-si aduca contributia si fiecare individ. Caracterul ecologic complex al

acestei patologii presupune o profilaxie prin ameliorarea ecosistem elor umane, problema inplina desfasurare la nivel mondial.

* De aceea OMS (Organizatia M ondiala a Sanatatii) a subiiniat recent cercetarile experimentale

si clinice, menite sa identifice toate mijloacele si tehnicile de protectie antistres, care pot apara

individul impotriva dezvoltarii unor reactii patologice in confruntarea cu lumea exterioara.

1 /IPLiCfcTII

• Identificati agentii patogeni si sursele de contam inare a alimentelor.

• Stabiliti masuri de prevenire si combatere a acestora.

125



UVING TOGETHER

WITH NATURE

s---------- ’ I

m m m v m m r e s c i r s e l o r n a t c i - RflUE SI & EfODIVERSITflTII

Cotisarvarse resurselor naturale si & .

biecliversit&tii

$S ne reamintim !

A CtlUlft

b io s f e re i a i

a) dist

numer ic# a popu la t i i lo r s ispeciilor. deserestcrea biomasei

per turbarea s i l ichidarea

biocenozelor naturale:

b) construct]v creste rea

numer ica a popu la t i i lo r s i

speciilor. cresterea biomasei,

reglarea cite ten tsi a biocenozelor

si formarea de biocenoze noi.

i

Sensul actiunii oamenilor asupra naturii este

determinat de necesitatile economiei, sanatatii publice si

culturii. Deoarece diversele ramuri ale activitatii social-

econo mice si cultura le au interese deoseb ite si actioneaza

deseori izolat unele de altele, determ ina o lipsa de unitate in

actiunile oamenilor asupra naturii.

Economia tinde sa utilizeze la maximum resursele

naturale din biosfera. Cresterea necontenita a populatiei

umane, prin scaderea ratei mortalitatii datorita progresului

medicinii si a ridicarii standardului de viata, precum si

cresterea fireasca a necesitatilor, a pretentiilor oamenilor,

reclama utilizarea sporita a resurselor de energie disponibile

in materialul vegetal si animal, in apa si sol.

Agricultura reclama noi terenuri arabile ceea ce

inseamna lichidarea unui numar important de ecosisteme

naturale, in special a padurilor.Zootehn ia tinde spre marirea productiei de

cam e. lapte, lana. de unde necesitatea extinderii

pasunilor. de asemenea in dauna padurilor.

Dar, industria lemnului, a blanurilor.

econo m ia van atului s i lv icul tura urma re sc

mentinerea padurilor, a fondului de lemn si animale

de vanatoare.

Industria chimica urmareste utilizarea

materialului vegetal si animal pentru extragereade materii prime si medicamente.

Urbanizarea, constructia dc poduri, sosele,

cai ferate l ichideaza pe suprafete intense

ecosistemele naturale si nici nu contribuie la

formarea dc ecosisteme de cultura.

Industria energiei electrice pe baza de

hidrocentrale produce schimbari profunde in

structura ecologica a apelor continentals, perturbs

pescuitul, in timp ce piscicultura cauta sa menlina

fondul de pesti.

Sanata tea publica reclama ocrot i rea

ecosistemelor naturale, ca loc de refacere si

126



recreere. Dar tot interesele sanatatii um ane cer lichidarea focarelo r naturale de infectie cu virusuri,) i

bacterii, ciuperci, protozoare periculoase pentru om.

Si totusi aceste interese diferite ale econo miei, industriei, sanatatii si culturii nu sunt dc neimpacat,

ele putand fi conciliate si subordonate aeeluiasi scop umanist(fig. 109)

Ocrotirea naturii sau conservarea naturii este disciplina ecologica aplicata care urmareste

rationalizarea utilizarii resurselor naturale, salvarea biocenozelor naturale de distrugere, pastrarea

unor monumente ale naturii, pentru ameliorarea bunastarii umane. Necesitateaprotejarii si conservarii sistemelor ecologice poate fi argumentata atat prin analiza

acestora, in dependent de om , cat si prin luarea in cons iderare a intereselor omului:

-in natura toate speciile sunt im po rtan te, avand un rol bine stabilit in structura si functionarea

ecosistemelor;

-diferitele categorii de organisme sunt legate intre ele prin relatii trofice , de aparare . de

reproducere, etc., disparitia sau inmultirea exagerata a unei specii antrenand modificari ale efectivelor

altor specii;

-substantele chimice introduse de om in natura modif iescircuitele biogeochimice ale elementclor

minerale, determina aparitia de noi circuite;

-efectele unor substante toxice se%resimt la mare distanta de locul de

producer©;

-pr in modi f ica rea s t ruc tu r i i

biotipului si a biocenozei sunt afectate nu

numai de s tructura c i s i funct i i le

ecosistemelor:

-efectele de la nivelul ecosistemelor

se extind la nivelul complexelor de

ecosisteme si al ecosferei, etc.

Scopurile ocrotirii resurselor

naturale sunt:

1 ) asigurarea utilizarii rationale, conservarii si refacerii resurselor naturale;

2 ) ocrotirea mediului natural de viata al omului aerul, apa si solul de polu area rezultata in

urma activita tilor umane (fig. 1 1 0 ) si de contaminare cu agenti patogeni:

3) conservarea si infrumusctarea peisaje lor naturale;

4) conservarea m onumentelor naturii de o deosebita frumusete si insemnatate stiintifica - specii

rare de plante si animale, terenuri bogate in minerale, pesteri si alte formatiuni naturale.

Toate aceste masuri trebuie fundamentate pe o profunda si ampla cercetare stiintificS, in fatacareia ocrotirea naturii ridica o serie de probleme pe cat de importante pe atat de complexe.

Ocrotirea, chiar si a unei singure specii de plante sau animale, nu poate fi rupta de ocrotirea

mediului sau, de conservarea biocenozei din care face parte. Numai mentinand structu ra biocenozei

in care este posibila vietuirea normala a ind ivizilor speciei respective, conservand factorii care asigura

realizarea densitatii optime, specia declarata monument al naturii poate supravietui. De exemplu, nu

vom putea conserva eerbul earpatin fara sa conservam molidisurile si plaiurile de munte.

Ocrotirea naturii nu poate fi rupta de protectia plan telor de cultura. deoarece ex ista o stransa

interactiune a biocenozelor de cultura cu cele spontane.

1) conservarea si ameliorarea pasu nilor este procesul opus al degradarii vegetatiei si solului sise poate realiza prin rationalizarea pasunatului, in urma cerce tarilor si evaluarilo r efectuate s-a ajuns

la concluzia ca numai jum atate din productia anuala a pasunii poate fi eonsumata de vite fara afectarea

producti vitati i biologice primare a ecos istemului. De asemenea se recomanda evitarea unor densitatii

127



ridicatc ale vitelor la hectar de pasune, pentru a prevenii degradarea solului prin batatorirea prea

puternica cu copitele.

2 ) distrugerea padurilor (fig. 1 1 1 ) pe scara larga este urmata de aridizarea ciimei si de eroziunea

solului. Asa s-a intamplat la noi cu stejarisurile din regiun ea de dealuri a Muntcniei si Moldovei, cu

mo lidisurile din Carpati pustiite in seco lele XIX si XX, etc. Nici un alt tip de ecosistem natural nu a

suferit atat de mult de pe urma actiunii omului ca padurca. Litcratura mentioneaza o multime de efecte

negative nebanu ite initial prin distrugerea acestora: cand oamenii au despadurit Grecia, Asia M ica si

alte regiuni pentru a dobandi teren arabil nu banuiau ca au pregatit terenul pentru actuala pustiire a

acestor tari: cand s-au taiat padurile de conifere, italienii din regiunile alpine nu si-au dat seama ca

astfel distrug radical cresterea vitelo r in regiunile lor, ca izvoarele de munte vor fi lipsite de apa mare

parte din an, sau ca atunci cand vin ploi le ele vor forma siroaie (torente) care vor produce inundatii

asupra sesului.

Ocrotirea padurilor de exploatarea salbatica a

acestora, sc poate face prin legi si educatie ecologica.

Un alt pericol pentru paduri il constituie atacul

daunatorilor. Cele mai susceptibile paduri fata deinvazia daunator i lor sunt monocultur i le pure ,

ecosistemele dom inate de o singura specie de plant!

lemnoasa. Acestea pot fi aparate. de speciile mai putin

sensibile care constituie o piedica in calea daunatorilor.

Masurile recomandate de ecologic pentru ocrotirea

padurilor de daunatori sunt: evitarea plantarii de

monocu lturi, inconjurarea m olidisurilor pure cu paduri m ixte cu rol de tampon, ocrotirea pasarilor

insectivore. etc.

3) in ceea ce priveste ocrotirea vanatului, se recomanda ca vanatoarca sa actioneze ca unfactor al reglarii biosistemelor rapilor - je rt fa , sa tinda spre conservarea mediilor si nu spre perturbarea

acestora prin distrugere. In prezent ocrotirea vanatului este problema dc interes mondial,, existand si

o organizatie specializata in ocrotirea speciilor de anim ale periclitate- Fondul Mondial de Animale

Salbatice, cu sediul la Zurich (Elvetia);

4) ocrotirea ape lor continentalc consta in evitarea poluarii acestora si a catastrofelor provocate

de constructiile de diguri si hidrocentrale. Nu trebuie sa se renunte la hidroccn trale ci, este nevoie dc

elaborarea unor proiecte care sa tina seama de amplasarea acestora in locuri care nu afecteaza prea

putemic structura ecosistemelor din jur;

5) ocrotirea pescuitului mai in se bazeaza pe cunoa sterea relatiilor intre pesti si plancton. pc

mentinerca piramidei ecologice.etc.;

6 ) pentru dirijarea ecosistemelor de cultura intr-un sens util omului, este nevoie de cunoasterea

mecan ismelor fun damen tale ale acestora. Acest lucru se realizeaza prin ocrotirea unor ecosisteme

naturale fara valoare economica intrinseca, ci in interesul stiintei si economiei. Numai in asemenea

ecosisteme, netulburate de agriculture, vanatoare, pescuit, etc ne putem da seama de amplitudinea

conexiunilor biocenotice naturale, de mecanismele fundamentale ale dinamicii populatiilor, autoreglarii.

etc. Aceste date servesc ca elemente ale unui experiment ecologic de proportii mari. Oricare experienla

are nevoie de un martor, de un lot de obiecte care nu sunt supuse experimentatorului, lot care permite

aprecierea modului de desfasurare spontana aprocesu lui.

Teritoriile in care se pastreaza sub p rotectia legii ecosistem e naturale, cu intreaga lor flora si

fauna spontana, sanctuare si refugii ale naturii in mijlocul peisa jului civilizat sunt rezervatiile naturale

si parcurile nationale (fig. 1 1 2 ).

128



in tara noastra, prin decretul 237/ 1950 au fost declarate m onum ente ale naturii 65 de terenuri

rezervatii naturale, insumand o suprafata totala de 27 000 ha, 16 specii de plante si 22 specii de

animale. Aici se mai adauga rezerva tiilc dc vanatoare si cele fo restiere, apoi ocrotirea unor specii de

pesti. pasari si mamifere prin legea vanatorii.

Organizarea ocrotirii naturii, in fiecare tara si pe plan global apare ca o problema com plexa si

de mare raspundere a fiecarui stat in parte, cat si a comunitatii Internationale.

Generalizand - modul cum este organizata in prezent ocrotirea naturii in diferitele state si pe

plan global - putem desprinde cateva cai principale de solutionare diferita a problemei.

Prima cale ar fi de identijicare si delimitare a ohiectivelor ce urmeaza a fi.ocrotite: ecosisteme

cat mai nealterate cuprinzand o mare diversitate de specii, complexe de ecosisteme (biomi) cu toate

zonele de tranzitie intre ele, specii rare, pe cale de disparitie sau deosebit de valoroase stiintific,

econom ic, sporti v, estetic. exem plare izo late ale unor specii, remarcabile prin varsta sau dezvo ltarea

lor, z a c a m i n t e fosilifere de mare valoare stiintifica; are loc legiferarea ocrotirilor, se iau masuri

organ izatorice si tehnice, mergand pana la organizarea pazei, menite sa le fereasca de impactul

activitatilor umane.

in acest caz se actioneaza pe principiul izolarii obiectivelor ocrotite fata de influenteie oamenilor.

Astfel obiectivele ocro tite pot fi foarte diferite ca dimensiuni, grad de izolare si de protectie: parcuri

nationale, parcuri naturale, rezervatii naturale, rezervatii stiintifice, rezervatii ale biosferei, monumente

ale naturii.

O a doua cale consta in ocrotirea globala a ecosferei de pe teritoriul fiecarui stat si pe plan

planetar prin colaborarea internationals Desigur

pe aeeasta cale nu poate fi vorba de izolare, ci in

acest caz trebuie pastrate cat mai nealterate

conexiunile din ecosfera si dintre elementele ei

componente, spre a asigura stabilitatea conditiilor

de viata sau daca este posibil , sa duca laameliorarea lor. Cea mai importanta masura in acest

caz, consta in supravegherea starii ecosferei, care

se realizeaza prin inregistrarea continua sau cu o

anumita periodicitate a starii componentilor

esentiali ai ecosferei, atat nebiologici cat si biologici

(asa numitul monitoring ecologic si genetic). I m . parCul National

Pentru aeeasta se organizeaza o retea nationala si 1----------------------------------------------------------------

intemationala de statii, dc diferite grade de com plexitate (aerofotogramelria, supraveghere din sateliti

etc), in carc se inregistreaza compozitia si temperatura atmosferei, structura solului, starea apelor,precum si a biocenozelor, prin supravegherea atenta a populatiilor de plante si animale selectate in

vederea monitoringului,

Scopul acestei supravegheri este de a sesiza la timp schimbarile care intervin in mediul abiotic

sau in starea biocenozelor, spre a putea intrepr inde masurile necesarc in limp util.

A treia cale es te prevenirea si combalereapoluarii mediului , care implica masuri administrative,

organizatorice, tehnice, sociale,etc. Organizarea si eftcienta acestor masuri trebuie sa pomeasca de la

cunoasterea cat mai precisa a efectului nociv al poluantilor, elaborarea unui sistem obiecliv de apreciere

a gradului de poluare etc.

Pentru buna functionare a tuturo r acestor cai, o importanta deosebita o are sistemul educational

al intregii populatii, de la copii pana la factorii de decizie. Acesta are rolul de a dezvolta constiinta

ecologica a oamenilor, in asa fel incat, fiecare om, sa devina constient de locul si rolul sau in natura si’ j i *

societate, de raspunderea pe care o are in fata generatiei sale si a celor viitoare pentru pastrarea

129



bogatiilo r si frumusetilor naturii, a conditiilor care determina calitatea vietii. Deteriorarea ecosferei nu

este ingradita in limitele unui stat, ci se impune colaborarea intemationala in problemele ocrotirii

naturii si in primul rand in elaborarea si aplicarea unei strategii globale in acest domeniu.

Mai multe organisme intemationale se preocupa de aceste probleme. Mentionam: Uniunea

Intemationala pentru Conservarea Naturii (U.I.C.M.) si Programul International Om - Biosfera (Man

and Biosfera - M AB), Programul N atiun ilor Unite pentru Mediu (P.N.U.M), Fondul M ondial pentru

Natura, etc.Fiecare stat are legis late si organizare proprie institutional^ pentru detenninarea starii biotopului

si biocenozelor, a gradului de poluarc, etc., pentru stabilirea masurilor ce trebuie luate in vederea

ocrotirii la nivel local.

Tara noastra in anul 1993, la Bruxelles, a ratificat ”Acordul european“ instituind o asociere

intre Romania pe de o parte si statele membrc ale Comunitatii Europene pe de alta parte. Pe langa

acestea actioneaza Legea Protectiei mediului ( 1995) si Reteaua ”Natura 2000" care au fost concepute

sa asigure consei*varea habitatelor naturale si supravictuirea speciilor amenintate cu disparitia si a

celo r rare de pe teritoriul tarii noastre.

A fost intocmita strategia nationala de conservare a biodiversitatii care are ca scop armonizarca

legislatiei prezente si viitoare a Romaniei cu cea a Comunitatii Europene, Datorita pozitiei sale

geogra fice Romania este o tara cu o diversitate biologica ridicata exprimata atat la nivel de ecosisteme

cat si la nivel de specii. Ecosistemele naturale si seminaturale reprezinta aproximativ 47 % din suprafata

tarii, au fost identificate 783 tipuri de habitate (de coasta, um cde, pajisti, paduri, m lastini, stancarii,

nisipuri) in 261 de zone de pe intreg teritoriul tarii. Nivelul ridicat al diversitatii habitate lor reflecta si

un nivel ridicat al diversitatii speciilor de flora si fauna.

Responsabil pentru im plementarea retelei ’’Natura 2000" in Rom ania este Guvernul Romaniei

prin Ministerul Mediului si Gospodaririi Apelor Directia Conservarii Naturii, Biodiversitate,

Bioseminitate. Cadrul Institutional al implementarii acestei retele este completat de Agentia Nationala

de Protectia M ediului, precum si Agentjile de protectia mediului la nivel local si regional, administratiile

ariilor protejate si Garda Nationala de Mediu ca autoritate de control, cu responsabilitati precise in

ceea ce priveste elaborarea, evaluarea si implem entarea masurilor administrative si organizatorice

privind conservarea resurselor naturale si a biodiversitatii.

r t f tet inet i !

Ocrotirea naturii nu inseamna intoarcerea la natura preistorica, ci o buna gospodarire a acesteia

in intregul ei. Inseamna crearea unor noi echilibre ale mediului inconjurator in care omenirea

sa-si desfasoare mai departe progresele civilizatiei, folosind cu masura resursele naturale pentrucrearea conditiilor de confort si pen tru dezvoltarea geniului uman.

- De fapt tehnica este ea insasi o crea tie a omului si nu trebuie sa se intoarca im potriva lui. Ea

trebuie sa serveasca bunastarii fara a degrada fara a distruge ech ilibrul ce s-a creat pe Terra.

Planeta noastra este un asezamant sacru de care nimeni nu are voie sa se atinga. Este un

imprum ut de la copiii nostri, pe care l-au folosit inaintasii nostri, il folosim noi cei prezenti ca

sediu al vietii, avand obligatia / datoria de a-l lasa in stare buna urmasilor nostri.

4

d P L O J I I

Identificati zonele si speciile de plante si animale ce trebuie protejate in zona voastra.

Propuneti Proiecte de mediu pentru conservarea si protejarea zone lor aflate in pericol.

130



DEZVOLTAREA DURABILA*

Dtzvellarto durobilfi

Dezvol tarea durabi la

r e p re z in t a capacitatea omenirii

de a asigura satisfacerea

cerintelor generatiei prezentefara

a campromite capacitatea

generatiilor viitoare de a-si satisface propriile necesitati “

Raportul Brundland, 1987

Din tot ce ai invatat pana acum ai inteles si vrei, ca

mediul in care traiesti sa fie mai putin polu at si, chiar daca

nu ti-ai dat seama pana acum, ai o gand ire durabila.

Cine este interesat de o societate durabila gandeste pe

termen lung. Aeeasta este ideea in jurul careia navigheaza

tot ce tine de conceptul durabilitatii, pornit in urma cu

aprox imativ 30 de ani de la problemele legate de mediu si de

resursele epuizabile. Atentia acordata resurselor, mediului

inconjurator, responsabilitatii sociale sun t elemente de baza

ale dezvoltarii durabile si asigura linistea generatiilor care

urmeaza.

Ati observat orientarea catre reciclarea deseurilor, catre

obtinerea unor combustibili sintetici nepoluanti sau catre sursele de energie neconventionale, precum

cea solara sau eoliana. Ati auzit de statii ecolog ice de epurare a apei, de becuri economice, de aparate

electrocasnice clasa A, de produse ecologice, eentrale termice care functioneaza pe baza de deseuri.

de compami care sustin programe de cercetare in folosul comunitatii. Inseamna ca ati auzit despre

dezvoltarea durabila.

Dezvoltarea durabila corespunde cerintelor prezentului fara sa compromita posibilitdtile

generatiilor viitoare de a-si sat is face propriile necesitati. Altfel spus. dezvoltarea durabila este forma

de crestere economica care satisface nevoile societatii pe termen scurt . mediu si lung. Conceptul

reprezinta strategia prin care com unitatile cauta cai de dezvo ltare economica , beneficiind de mediul

incon jurator local, prin care sa aduca beneficii calitatii vietii atat generatiilor noastre cat si celor care

urmeaza. Dar. dezvoltarea durabila nu este un concept tocmai nou. Este cea mai recenta exprimare a

unei etici foarte vechi care implica relatiile oamenilor cu mediul si responsabilitatea generatiilor actuale

fata de gen erative viitoare. Du rabilitatea pleaca de la

ideea ca activitatilc umane sunt dependente de mediu!

inconjurator si de resurse. Sanatatea. siguranta sociala

si stabililatea economica a societatii sunt esentiale indefin irea calitatii vietii. Discutiile de la care s-a ajuns la

conceptul de dezvoltare durabila au pornit la inceputul

anilor 1970, moment in care subiectul mediului

inconjura tor si criza resurselor naturale, se afla in prim

planul dezbateri lor politico.

Comunitatea intemationala a decis sa trateze

aceste probleme prin masuri colective la nivel global,

pe care a cautat sa le defineasca si sa le aplice prin

intermediul unui cadru international adecvat.A

In 1972, Conferinta privind mediul care a avut

loc la Stockholm a pus pentru prima data serios problema

deteriorarii m ediului inconjurator in urma activitatilor

131



The R ioD e c l a r a t i o non E n v i r o n m e n tand D e v e l o p m e n t

...

— ~

1 ;‘V.: TJZZ.."UTT' i

.Mr - -«• --------------

I ‘

i Zi T

Fig. 1!4 • D ec lara tia fit* !a Rio ile Ja ne iro

umane, ceea ce pune in pericol insusi viitorul omenirii. In 1983 isi incepe activitatea Comisia Mondiala

pentru Mediu si Dezvoltare (IVCED). Doi ani mai tarziu este descoperita gaura din stralul de ozon dc

deasupra Antarticii si, prin Conventia de la Viena se incearca gasirea unor solutii pentru reducereaA

consum ului de substante ce dauneaza stratului pro tector de ozon care inconjoara planeta. In 1986, la

un an de la catastrofa de la Cernobal, apare raportul cu titlul "Viitorul nostra comuri\ care lamureste

continutul conceptului de dezvoltare durabila.

Totodata raportul admitea ca dezvoltarea economica nu poate fi oprita, ci strategiile trebuie

stabilite in asa fel incat sa limiteze consumu rile resurselor naturale si sa gaseasca metode de reciclare

a produselor noci ve (deseurilor) rezultate in urma activ itatilor umane.In anul 1987, in cadrul Comisiei

Momlialepentru Mediu si Dezvoltare a fost lansat conceptul dc dezvoltare durabila ce a fost inclus inA

documentele O.N.IL in anul 1991. In 1992 are loc Conferinta privind Mediul si Dezvoltarea, organizata

de Natiunile Unite la Rio de Janeiro ’’Summit-ul Pamantuluiu (fig. 113) la care au participat

reprezcn tanti din 170 de state. La aeeasta intaln ire au fost adoptate mai multe conventii (fig. 114),

referitoare la schimbarile de clima, reducerea emisiilord e C 0 2si CH4, (fig. 115) diversitatea biologica

- conservarea speciilor si stoparea def risarilor masive. De asemenea s-a stabilit un plan de sustinere a

dezvoltarii durabile - Agenda 21. Dupa 10 ani are loc la Johanesburg, Summit-ul privind dezvoltarea

durabila, unde s-a aprofundat si intarit intelegerea conceptului de dezvoltare durabila, in special prin

evidentierea im portantelor legaturi dintre saracie, mediu si utilizarea resurselor naturale. Guvem e

importante si-au asumat responsabilitatea pentm progresul si intarirea celor trei piloni in terdep ende nt

ai dezvoltarii durabile: dezvoltarea econom ica, dezvoltarea sociala si protectia mediului la nivel local,

national, regional si global. S-a cazut de acord ca eforturile sa fie axate cu precadere pe: a) eradicarea

saraciei; b) modificarea modelelor de productie si consum; c)protejarea sanatatii; d) p ro te ja re a simanagementul bazei de resurse naturale pentru dezvolta re economica si sociala.

Dc asemenea s-a propus intarirea cooperarii intemationale, infiintarea unui fond dc solidaritate

mondiala pentru eradicarea saraciei, recunoasterea rolului esential al societatii civile in implementarea

132



The World is determined toinvest large .resources in solving the Globe’s C02 problem

dezvoltarii durabile si promovarea de

partencriate. La Kyoto (1997) are aloe

un acord international in care se

prevcde stabilirea unor masuri, tinte si

perioade clare de reducere a emisiilor

antropice de gaze cu efect de sera, de

la surse, in orice secto r al econom iei.

Toa te aces te confe r in tem ondiale au inf luentat evolut ia r: — — -------------- z----- ~ -----

* 1 1 - * ' - pnwmi CO, m !dreptului international al mediului in »-------

care s-au concretizat un numar de principii fundam entale care stau la baza drepturilo r actuale pentru

luarea deciziilor politice privind protectia mediului atat la nivel international cat si local. Desi este un

domeniu relativ nou si in formare - dreptul international al mediului evolueaza si pe baza rezolutiilor

si declaratiilor unor organizatii intemationale, cum sunt: Programul Natiunilor Unite pentru Mediu.

Organizatia Mondiala a Sanatatii sau Agend a Intemationala a Europci Atomice etc.

Durabilitatea se refera la capacitatea unci societati, ecosistem sau orice asem enea sistem existent

de a functiona intr-un viitor nedefinit fara a se ajunge la epuizarea resurselor.

Resursele naturale mondiale sunt lim itate ja r a contribui la conservarea si refolosirea resurselor

existente este mai mult decat o buna po litica civica, este exact ce trebuie facut.

Ca o comunitate sa fic intr-adcvar durabila trebuie sa adopte o anumita strategic care sa ia in

considerare atat resursele economice ale mediului cat si cele culturale nu numai pe termen scurt ci si

pe termen lung. Dezvoltarea si progresul economic al unei comunitati trebuie sa aiba loc si sa se

mentina de-a lungul tirtiipului, in limitele stabilite de ecologie in sensul cel mai larg, prin interdependent

fiintelor umane si activitatilor lor cu biosfera si legile care o guverneaza.

Com unitatile in care durabilitatea are mari sanse de existenta sunt, daca:• ? *-cetatenii sunt constienti denecesitateaplaniflearii dezvoltarii;

-vo r evalua corect punctele tari si slabe de care dispune comunitatea;-vo r analiza oportunitatile si riseurile atat celc existente cat si pe cele potentiate;

-vor stabili actiunile prioritare de scurta si lunga durata prin luarea in considerare a problemelor

econom ice de mediu si sociale;

-vor stabili parteneriate si intelegeri intre mandatari.A .In concluzie putem caacteriza dezvoltarea durabila prin urmatoarele:

a) satisfacerea cerintelor prezentului fara a comprom ite posibilitatile generatiilor viitoare de a-

si satisface propriile cerinte, prin conserv area si neafectarea cadrului natural;

b) inlocuirea criteriului pur economic (” o crestere cu orice pret“) cu cel al dezvoltarii

armonioase si de durata prin redimensionarea eresterii economice, distributia mai echilibrata aresurselor,reorientarea tehnologiilor etc.

c) controlul eresterii demo grafice si eliminarea saraciei;

d) stabilirea unor limite spatiale si tempo rale ale potentialului p roductiv pentru un anumit

sitem (regiune, localitate, etc)

f l e l i n e l i !3 . 9

* O comunitate durabila se bazea zape cetatenii sai care trebuie sa fie activi, cu spirit de initiativa

si responsabili pentrudestinul accstcia.

- f ^P L IC ^T H

1. Stabiliti masurile ce trebuie luate in comu nitatea vo astra pentru a realiza o dezv oltare durabila.

2. Explicati efectul des eurilor asupra pcisagisticii locu riior si asup ra potentialului recreativ al mediulu i.

133



€ V M L U d R €

1. Evidential principalele caracteristici ale biotopului si biocenozei in ecosistemele

antropizate.

2. Realizati o com paratie intre un ecosistem urban -industrial si un ecosistem natural in

care interventia omului este foarte redusa.*

3. Explicati cauzele scaderii natalitatii in tarile dezvoltate din Europa, America de

Nord,etc*

4. Imaginati si descrieti cate un scenariu pentru urm atoarele atitudini ale oamen ilor :

a. calauzirea dupa dictonul "Dupa noi>pMopuF\

b. aplicarea dictonului ”Pamantul nu este al stramosilor nostri,nu este al nostru, ci este

imprumutat de la generatiile viitoare“

A

5. In ecosistemele antropizate :

a. lanturile trofice sunt complexe formand retele complicate;

b. actiunea omului este redusa;

c. se realizeaza un proces de artificializare progresiva;

d. are loc o crestere a complexitatii biocenozelor..

6. Ecosistemul antropizat se deosebeste de un ecosistem natural prin :

a. utilizarea m asiva si a altor surse de energie in afara celei solare;

b. scaderea consumului energetic;

c. cresterea diversitatii si complexitatii biocenozelor:

d. absenta producatorilor de materie organica.

7. Explozia dem ografica - fenomen definitoriu al lumii contemporane, a fost si este

influentata pozitiv de o serie de factori,cu exceptia :

a. revolutia industrials prin progresele tehnolog ice si alte proeese ce au generat dezvoltarea

societatii;^ •

b. revolutia agricola;

c. revolu tia sanitara- prin cresterea perform antelor medicale;

d. diminuarea soldului natural.

134



8. Impactul antropic asupra mediului inconjurator se manifesta sub diferite forme.

A leg eti, din urmatoarele variante, o aetiune cu caracter pozitiv asupra mediului:

a. defrisarile de paduri pentru extinderea agrosistemelor;

b. diminuarea activitatilor uman e care implica consumuri ridicate de materie si energie;

c. distrugerea unor specii de plante si animale considerate daunatoare;d. extinderea pastoritului pentru cresterea numarului de animale.

9. Introducerea unei specii noi intr-un ecosistem :

a. are aetiune pozitiva asupra ecosistemu lui, contribuind la diversificarea speciilor;

b. determina mo dificarea fluxului de materie si energie;

c. contribuie la degradarea ecosistem ului,neexis tand pradatori;

d. nu are nici un fel de efect.

10. Alegeti din localitatea sau din jurul localitatii voastre doua ecosisteme d iferit e: unul

natural, in care interventia omului este redusa si unul antropizat ( un agrosistem, un centru

urban-industrial, etc.)

Utilizand cunostinte , metode si tehnici si din alte discipline (fizica, chimie, educatie

tehnologica ,ecologie, etc.) incercati sa determinate

a. diferite specii de producatori, consumatori primari si secundari, etc. din ecosistemele

respective;

b. lanturi trofice integrate in retelele trofice;

c. raporturi num erice intre diferite tipuri de organ isme din biocenoze;

d. parametrii ai biotopului (temperatura, umiditate, calitati ale solului, etc);e. eventualele surse de poluare si efectele lor;

f . masuri de conservare si ameliorare a ecosistemelor respective;

i id t b lil i l tiil d t i t f i t d dif it ditii l l

Manual Biologie

Documents

Transcript of Manual Biologie