Każdy organizm odżywia się tj. dostarcza komórkom substancji organicznych:

Transkrypt

1 Podstawy biologii 2. Procesy życiowe. Każdy organizm odżywia się tj. dostarcza komórkom substancji organicznych: A. do wzrostu i / lub regeneracji ( czyli np. żeby wytworzyć białko, które stanie się częścią błony komórkowej albo cytoplazmy) B. do wytwarzania energii niezbędnej do procesów życiowych np. do skurczu ( w przypadku kom. mięśniowe), albo np. do przewodzenia impulsów nerwowych ( w przypadku neuronów); Istnieją dwa sposoby odżywiania: samożywność ( autotrofizm / organizmy autotroficzne) polega na wytwarzaniu substancji organicznych z prostych nieorganicznych ( z H 2 O i CO 2 ) przy użyciu energii. Najczęściej jest to energia słoneczna mówimy zatem o fotosyntezie. Foto z użyciem światła, synteza reakcja łączenia. W czasie tego procesu energia świetlna zamieniona zostaje na energię wiązań chemicznych i zmagazynowana w tych wiązaniach / w tej substancji. Zawsze w pierwszym momencie tą substancją jest GLUKOZA. ( fotosyntezę uprawiają prawie wszystkie rośliny, ponadto glony, część bakterii sinice). Po wyprodukowaniu następuje dystrybucja do wszystkich komórek i tam, tak jak w komórkach zwierzęcych czy ludzkich dzieją się te same procesy tzn. substancje zostają wykorzystane do budowy komórki ( oczywiście nie glukoza, tylko komórki robią sobie inne substancje ) i na energię, którą następnie wykorzystują jak każdy inny organizm np. właśnie do syntezy nowych /innych substancji, do wzrostu, do ruchów ( owijanie się wokół podpory) itp. Innym rodzajem samożywności jest chemosynteza ale to tylko proces marginalny tzn. zachodzi tylko u niektórych bakterii. One tak samo łączą H 2 O i CO 2 w glukozę, ale bez wykorzystania energii słonecznej tylko wykorzystują energie chemiczną, która zdobywają w specyficzny dla siebie sposób, przeprowadzając pewne reakcje ( i w zależności od typu reakcji są to np. baktere siarkowe, wodorowe). Ale jak pisałam wcześniej to nie jest proces istotny dla życia na Ziemi tak jak istotna / kluczowa jest fotosynteza. Natomiast fotosynteza jest procesem kluczowym, warunkującym Zycie na Ziemi, bo: 1. wiązany jest CO 2 ( oczyszczana jest atmosfera z CO 2, szczególnie, kiedy w dobie cywilizacji człowiek wyrzuca do atmosfery dodatkowe ilości - podczas spalania paliw) i wytwarzany jest O 2 niezbędny prawie wszystkim organizmom / samej roślinie też do procesów oddychania komórkowego i uwalniania energii ( podkreślam prawie, co oznacza, że istnieją organizmy obywające się bez tlenu o tym później); 2. produkowana jest materię organiczna /substancje organiczne, z których korzystają wszystkie pozostałe organizmy ( roślinożercy bezpośrednio, inni pośrednio, zjadając roślinożerców ale to stale są te same substancje, których historia zaczęła się podczas fotosyntezy). Zatem fotosynteza wykarmia całe łańcuchy pokarmowe. Drugi sposób odżywiania to cudzożywność ( heterotrofizm / organizmy heterotroficzne) polega na pozyskiwaniu gotowej substancji organicznej / gotowych substancji. A ponieważ substancje organiczne występują tylko w ciałach organizmów zatem pozyskiwanie w drodze: roślinożerności, mięsożerności = drapieżnictwa, pasożytnictwa i saprofityzmu. Wyjaśniam kwestię saprofityzmu. Być sapro - tzn. korzystać z martwych szczątków organicznych opadłych liści, martwych ciał zwierzęcych np. owada, odchodów, które też nadal zawierają subst. organiczne. Saprofit to określenie używa się w odniesieniu do tych, którzy nie maja gęby bakterii i grzybów wydzielają 1

2 enzymy rozkładające martwą materię organiczną i potem wchłaniają dostępne substancje. Oni są bardzo ważni w przyrodzie, bo powodują jednocześnie mineralizowanie ( tzn. przekształcanie na sole mineralne) pozostałych substancji i tym samym zamykają obieg materii w przyrodzie substancje wrócą do roślin jako sole i posłużą do wytwarzania substancji organicznych. Tu wyjaśniam sprawę soli / a te są źródłem pierwiastków. Pierwiastki / prócz tych zawartych w wodzie i dwutlenku - są niezbędne do wytworzenia innych niż glukoza substancji ( niejako już po fotosyntezie) np. do wytworzenia białek. Zrobić glukozę można z samego dwutlenku i wody ( porównaj pierwiastki w glukozie C 6 H 12 O 6 są zawarte w H 2 O ico 2 ale żeby zrobić aminokwasy / białka - potrzebny jest azot (N), do budowy np. kwasów nukleinowych potrzebny jest fosfor (P). Do wytwarzania chlorofilu Mg ( a chlorofil jest konieczny do przyciągania światła do fotosyntezy). Wracam do kwestii sapro. Używa się także pojęć: saprofag to dotyczy tych, którzy mają gębę / otwór gębowy i zjadają martwe szczątki np. dżdżownica albo niektóre owady żuk gnojowy ale oni nie pełnią tej roli co saprofit ( bakteria, grzyb). Oni po prostu tym się żywią i dalej są zjadane przez innych ciągnie się dalej łańcuch pokarmowy. Np. dżdżownicą chętnie żywi się kret. Saprobiont/ saprotrof to ogólne ( bezpieczne ) pojęcie i dotyczy wszystkich saprofitów i saprofagów.; saprobiont to inaczej biorca martwej materii i w tym pojęciu mieści się i saprofag i saprofit. Pamiętać należy jednak, że to saprofity są tu najważniejsze jako, że rozkładają szczątki i czego nie wchłoną zwracają niejako przyrodzie mineralizując. Padlinożerca nie ma z sapro.. nic wspólnego on mieści się w kategorii mięsożernych ale nie sam poluje, tylko czeka na resztki a że trochę śmierdzą i się rozkładają? to rzecz smaku i upodobań, a z tym ponoć się nie dyskutuje ( lekko śmierdzą, bo tam już zaczyna się rozkład - buszują bakterie i grzyby). Wiele drapieżników zakopuje sobie przecież zdobycz i czeka aż skruszeje widocznie potrzebny jest im do smaku i łatwiejszego przyswojenia. Co prawda w Vademecum padlinożerca jest zakwalifikowany jako saprobiont ale ja uważam to za błąd. Ćwiczenie: Skonstruuj tabele, w której porównasz budowę układów pokarmowych roślinożercy i mięsożercy. 1-wza uwaga! czasami na konkursie jest takie polecenie i sama konstrukcja tabeli też podlega punktowaniu; chodzi o to, że tabela mus zawierać pierwszą kolumnę, w której wymieniasz cechy podlegające porównaniu Cechy porównawcze roślino mięso. uzębienie budowa żołądka długość jelit inne bogata flora* bakteryjna bakterie wytwarzają enzymy do trawienia celulozy Pojęcie flora, fauna to odpowiednio: rośliny, zwierzęta. Pojecie flora bakteryjna wzięło się stąd, że kiedyś dawniej bakterie omawiało się przy roślinach; dzisiejsza systematyka jest inna ale słowo przykleiło się i pozostało. Ale nie musisz go używać, można napisać, ze w żołądkach występują 2

3 bakterie itd. / nawiasem mówiąc żyją tam też pierwotniaki spełniające tą sama funkcję ( pierwotniaki to PROTISTY) Uwaga! zwracaj uwagę czego dotyczy pytanie jeśli sposobu odżywiania i przystosowań to w tabeli musi być także: rodzaj spożywanego pokarmu ( że mięsożerca zjada pokarm treściwy, z dużą ilością białka białko jest np. w mięśniach) a roślinożerca mało treściwy i dlatego spożywa duże ilości. Tu też należy zobaczyć: dzioby ptaków, aparaty gębowe owadów; końcowe str. podręcznika NOWA ERA kl. 1 / z biedronką. Dzioby: ziarnojad krótki, masywny dziób do rozłupywania nasion, ptak mięsożerny /drapieżny silny, hakowato zagięty dziób; kaczki dziób z blaszkami na krawędziach do odcedzania wody ( są to ptaki blaszkodziobe). Aparaty gębowe owadów : gryzący, ssący, kłująco ssący, liżący ( na zajęciach - grafika i ćwiczenia). Od czego zależy wykształcenia aparatu gębowego owada albo dzioba u ptaka? ( albo rodzaju uzębienia u ssaka) - od rodzaju spożywanego pokarmu. W ostatecznym rozrachunku jakoś każdy się odżywił pozyskał substancje organiczne i co dalej? ( na przykładzie zwierząt). Teraz substancje w układzie pokarmowym ulegają trawieniu ( następuje enzymatyczny rozkład). Przypomnę, ze układ pokarmowy to przewód pokarmowy + gruczoły trawienne. Przewód pokarmowy to rura, przez która przesuwa się pokarm i podlega trawieniu a gruczoły są obok ( pokarm do nich nie wchodzi ; gruczoły kontaktują się kanalikiem z odpowiednim odcinkiem przewodu i tym kanalikiem spływa wydzielina zawierająca enzymy do trawienia). Gruczołami są : ślinianki kontaktujące się z jamą gębową /ustną, trzustka i wątroba, których kanaliki uchodzą do dwunastnicy ( dwunastnica to początkowy odcinek jelita cienkiego, zaraz za żołądkiem). Żeby uznać układ za prawdziwie wykształcony to przewód musi być drożny tzn. mieć wlot ( otwór gębowy) i wylot ( otwór odbytowy). Parzydełkowce i robaki płaskie nie maja drożnych układów /przewodów. Dopiero robaki obłe/ nicienie to pierwsze zwierzęta w ewolucji, u których pojawia się właściwy układ pokarmowy ( czyli drożny). Parzydełkowce ( stułbia, chełbia) wyrzucają niestrawione resztki np. jakieś pancerzyki otworem gębowym. Podobnie płazińce np. wypławek ( patrz podręcznik jak wygląda wypławek) ma jelito, nawet rozgałęzione, ale zakończone ślepo i też usuwa resztki otworem gębowym. Płazińce, które są pasożytami ( tasiemce) u nich całkowicie brak ukł. pokarmowego ale to jest przystosowanie do pasożytnictwa pławią się bowiem w jelicie żywiciela w tzw. mleczku pokarmowym czyli już płynnym /strawionym pokarmie i wchłaniają bezpośrednio przez powłoki ciała. Ale gdyby nie były pasożytami prawdopodobnie ich układ byłby jak u wypławka zatem niedrożny. Tak jak pisałam dopiero u obleńców / nicieni występuje prawdziwy przewód pokarmowy czyli drożny ( tu przedstawicielami są też najczęściej pasożyty glista, owsik ale mimo to mają układy / przewody pokarmowe ). U wszystkich następnych grup zwierząt przewody są już drożne. Czy pojawienie się układu drożnego miało znaczenie w ewolucji? Ogromne. 3

4 Wytworzenie drożnego przewodu zakończonego odbytem umożliwiło: - efektywniejsze odżywianie się zwierząt i tym samym zwiększenie ich rozmiarów, - wzrost aktywności ruchowej, ponieważ w tym samym czasie organizm może pobierać pokarm, a dalszych odcinkach jednocześnie trawić, wchłaniać a kiedy przyjdzie czas wydalać resztki ( nie trzeba czekać na wyrzucenie niestrawionych resztek, aby pobrać nowe porcje pokarmu). Po strawieniu substancje przenikają do komórek. U większości funkcjonują układy krwionośne i substancje transportowane są przez układ krwionośny do komórek. Co dalej w komórkach: 1. część substancji np. aminokwasy będą służyły do budowy własnych subst. w komórce - powstaną z aminokwasów białka (białka są potrzebne do budowy struktur w komórce, to takie umeblowanie komórki ale także jako enzymy do reakcji w komórce) ale też mogą powstawać inne subst. np. tłuszczowe do budowy błon komórkowych tak czy owak do syntezy potrzebna będzie energia ( bo podczas syntezy tworzą się wiązania chemiczne i trzeba tam wpakować energię żeby się trzymało skąd ta energia? patrz dalej 2. część substancji będzie właśnie przerobiona na energię -głównie glukoza; u większości organizmów załóżmy 99% - do reakcji potrzebny jest tlen. Zatem jest to reakcja oddychania tlenowego = utleniania biologicznego w komórce. Miejsce akcji mitochondria. I teraz część wyzwolonej w tej reakcji energii może służyć do reakcji z p. 1 czyli do syntezy w komórce. 3. tak więc procesy syntezy i wbudowywania w komórkę substancji są uzależnione od wcześniejszych reakcji rozkładu / oddychania. 4. żeby energia się zbyt szybko nie rozproszyła to chwilowo magazynowana jest w ATP ( pisałam o tym w materiale 1). ATP powstaje w mitochondrium bo tam zachodzi reakcja oddychania czyli uwalniania energii i to ATP z mitochondrium przepłynie do miejsca, gdzie jest potrzebne np. do rybosomu, gdzie prawie syntetyzowane jest białko i tam uwolni się energia z tego ATP i wskoczy w wiązanie chemiczne między dwoma aminokwasami; 5. skoro reakcja wytwarzania energii ( oddychania) zachodzi z udziałem tlenu ( oczywiście jest nikły % organizmów - że robią to bez tlenu o tym za chwilę) - to organizm musi się ogarnąć i zdobyć tlen. 6. dochodzimy zatem do kwestii wymiany gazowej - na sposób wymiany gazowej u zwierząt wpływ ma: wielkość organizmu i rodzaj środowiska życia. Aby przenikanie gazów było możliwe, powierzchnia wymiany gazowej musi być cienka i wilgotna. Drobnym zwierzętom żyjącym w wodzie lub środowisku wilgotnym wystarcza taka ilość tlenu, jaka dzięki dyfuzji przedostaje się z przez powierzchnię ciała. Inne zwierzęta, choć drobne ale mające ciała pokryte pancerzami, muszlami ( stawonogi, mięczaki) muszą mieć powierzchnie wymiany gdzie tlen będzie mógł przenikać czyli pojawiają się narządy wymiany gazowej. U kręgowców tym bardziej mają pióra, włosy, łuski itp., które nie pozwalają na przenikanie ( tylko płazy mają ciała nagie i pokryte śluzem i prócz płuc korzystają z wymiany przez skórę). Dodatkowo ciała są duże! i ta ilość tlenu, która przedarłaby się przez powłoki ciała i tak byłaby za mała. Powierzchnie wymiany na lądzie musza być ukryte, żeby nie wysychały i sfałdowane, żeby pobrać jak najwięcej tlenu ( sfałdowanie zwiększa powierzchnię) 7. tu zobaczyć / poczytać na końcowych str. podr. kl. 1 NOWA ERA / z biedronką - o narządach wymiany gazowej 8. podczas tej wymiany organizm pozbywa się CO 2 skąd pochodzi CO 2? z komórek, jest efektem / produktem ubocznym reakcji oddychania tlenowego 9. przypomnieć reakcje / zauważ jest odwrotnością fotosyntezy 10. test na obecność CO 2 mętnienie wody wapiennej 11. wdech wydech to nie oddychanie to wentylacja płuc, konieczna, aby w środku płuc odbywała się wymiana gazowa a potem w komórkach oddychanie komórkowe; oczywiście 4

5 potocznie mówimy o wentylacji że to oddychanie dlatego dla procesu w komórce mówimy oddychanie komórkowe. 12. różne są mechanizmy wentylacji /przewietrzania płuc czy np. jak u owadów wentylacji tchawek. U owadów występują ruchy odwłoka, u płazów rytmiczne ruchy dna jamy gębowej, u ptaków wentylacja zsynchronizowana jest z ruchem skrzydeł; ponadto od gadów począwszy ( gady ptaki ssaki) ruchy klatki piersiowej ( praca mięśni międzyżebrowych); u ssaków / w tym człowieka dodatkowo ruchy przepony ssaki to tzw. PRZEPONOWCE jedyne kręgowce, których ciało jest przedzielone przeponą / oddziela klatkę od jamy brzusznej i uczestniczy w wentylacji płuc. 13. w p. 5 przypominam, że istnieje nikły % organizmów, które w komórce uzyskują energie bez obecności tlenu taki typ oddychania to oddychanie beztlenowe = fermentacja. Należy znać /przypomnieć reakcje : fermentacja alkoholowa, fermentacja mlekowa, pozostałe znać tylko nazwy/ że takie też są: octowa, masłowa robią je przeważnie bakterie ale: 14. alkoholową robią tylko drożdże są to jednokomórkowe grzyby! 15. mlekowa także może zachodzić w specyficznych sytuacjach w mięśniach człowieka przypomnieć / podr. w kl. 1 i w kl. 2 ( przy dużym wysiłku, kiedy człowiek wytwarza duże ilości energii w mięśniach a jest deficyt tlenu: płuca nie mogą już szybciej dokonywać wymiany a krew nie może już szybciej krążyć w mięśniach wytwarzana jest energia drogą fermentacji czyli bez tlenu; karą za to jest to, że wydzielający kwas mlekowy zakwasza mięśnie tzn. powoduje ich sztywnienie i ból ( kwas mlekowy jest później odprowadzany do wątroby i wątroba nim się rozprawi ) 16. człowiek odkrył fermentację i zaprzągł mikroorganizmy do pracy wykorzystanie procesów życiowych organizmów na skalę przemysłową to biotechnologia; fermentację mlekową np. wykorzystuje się w przemyśle mleczarskim ( śmietana, jogurty, kefir), alkoholową w produkcji alkoholu / wina, piwa itp., oraz w piekarnictwie ( drożdże wytwarzają CO 2, który spulchnia / rozpycha ciasto ciasto rośnie) 17. oddychanie beztlenowe zachodzi w cytoplazmie, 18. oddychanie tlenowe w mitochondriach. Porównanie oddychania tlenowego i beztlenowego. Cechy procesu oddychanie tlenowe oddychanie beztlenowe 1. u jakich organizmów człowiek, rośliny, zwierzęta, zachodzi? część bakterii i grzybów bakterie np. mlekowe drożdże ( grzyby) pasożyty jelitowe 2. substraty. związki organiczne np. glukoza 3. produkty CO 2, H 2 O CO 2 i.. lub.. 4.ilość uwolnionej energii ( wydajność)* duża ; ok. 36 cząst. ATP mała; ok. 12 cząst. ATP *Wydajność oddychania tlenowego jest duża / maksymalna, ponieważ następuje całkowity rozkład glukozy ( do dwutlenku węgla i wody), natomiast w oddychaniu beztlenowym produktami są substancje ( alkohol, kwas mlekowy), które nadal zawierają w sobie dość dużo energii; zatem ilość energii pozyskanej jest dużo mniejsza; zauważ jednak, ze takie oddychanie dotyczy małych organizmów o niewielkim zapotrzebowaniu na energię; 5