pitagoras.d2.pl I. BIOLOGIA CZYNNOŚCI ŻYCIOWE ORGANIZMÓW 1. Budowa komórki: Cechy wspólne: obecność cytoplazmy, rybosomów i błony komórkowej oraz materiału genetycznego. Cechy różniące: w komórce bakteryjnej: brak jądra komórkowego, mitochondriów i wodniczki w komórce roślinnej: obecność chloroplastów w komórce zwierzęcej: brak ściany komórkowej, wodniczka tylko w niektórych komórkach Funkcje organelli komórkowych: Mitochondrium: wytwarzanie energii w procesie utleniania (oddychanie komórkowe). Błona komórkowa: transport substancji z i do komórki, odbieranie sygnałów pochodzących z wnętrza lub otoczenia komórki. Chloroplasty: przeprowadzanie procesu fotosyntezy. Wakuola (wodniczka): magazynowanie wody, substancji zbędnych lub zapasowych. Jądro komórkowe: przechowywanie informacji genetycznej komórki, sterowanie funkcjonowaniem komórki. Cytoplazma: utrzymywanie organelli komórkowych. Rybosomy: synteza białka. Siateczka śródplazmatyczna: wydzielona przestrzeń, w której zachodzą procesy biochemiczne. Ściana komórkowa: zbudowana z celulozy u roślin, a z chityny u grzybów, nadaje kształt i pełni funkcje ochronne. Funkcje związków chemicznych występujących w komórce: Cukry (węglowodany): funkcja energetyczna, zapasowa (u roślin skrobia, u zwierząt glikogen), budulcowa (np. celuloza u roślin). Tłuszcze (lipidy): funkcja zapasowa, izolacja termiczna, ochronna (wosk na liściach), regulatorowa (rozpuszczalnik hormonów i witamin), źródło wody (np. garb u wielbłąda), budulcowa (np. z białkami budują błonę komórkową). Białka: funkcja budulcowa, zapasowa, transportowa (np. hemoglobina transportuje tlen), katalizująca reakcje (enzymy), odpornościowa (przeciwciała), regulatorowa (hormony). Kwasy nukleinowe DNA i RNA: przechowywanie i przekazywanie informacji genetycznej. Woda: transport, regulacja temperatury, stanowi środowisko do reakcji chemicznych. GB.I.(1) 1
2. Tkanki - grupa podobnych komórek, pełniących podobną funkcję: TKANKI ROŚLINNE: 1. Okrywające: a. Skórka (żywa: pierwotna, jedna warstwa z aparatami szparkowymi) b. Korek (martwa: wtórna, wiele warstw martwych komórek z przetchlinkami) 2. Przewodzące: a. Łyko (żywe: przewodzi produkty fotosyntezy) b. Drewno (martwe: przewodzi wodę z solami mineralnymi) 3. Wzmacniające: a. Zwarcica (żywa: występuje w rosnących częściach rośliny) b. Twardzica (martwa: występuje w nierosnących częściach rośliny) 4. Miękiszowe a. Miękisz asymilacyjny (przeprowadzający fotosyntezę, zawiera chloroplasty) b. Miękisz spichrzowy (gromadzi materiał zapasowy) c. Miękisz zasadniczy (wypełnia przestrzeń miedzy tkankami) d. Miękisz powietrzny (z licznymi przestworami międzykomórkowymi) 5. Wydzielnicza (wydziela żywice i olejki eteryczne) 6. Twórcza (komórki dzielące się, występują np. w stożku wzrostu) 1) TKANKI ZWIERZĘCE: 1. Nabłonkowa (pokrywa ciało zwierząt, wyścieła narządy wewnętrzne; zbudowana z jednej lub wielu warstw komórek ściśle do siebie przylegających; m.in. nabłonek płaski, sześcienny, walcowaty, migawkowy) rys.1 2. Mięśniowa a. Mięsień gładki (wrzecionowate komórki posiadające centralnie jądro komórkowe; buduje narządy wewnętrzne np. ścianę jelit, nie podlega woli ) rys.2 b. Mięsień poprzecznie prążkowany szkieletowy (długie cylindryczne komórki wielojądrowe z jądrami położonymi peryferyjnie; buduje mięśnie szkieletowe; podlega woli ) rys.3 c. Mięsień poprzecznie prążkowany sercowy (wydłużone, cylindryczne, rozgałęzione komórki wielojądrowe, z jądrami położonymi centralnie; buduje serce; nie podlega woli, nie męczy się ). 3. Łączna a. Kostna (tworzy kości) rys.4 b. Chrzęstna (buduje chrząstki: małżowina uszna, krtań, tchawica) rys.5 c. Tłuszczowa (warstwa tłuszczowa podskórna) d. Krew (zbudowana z płynnego osocza i krwinek) rys.6 I. krwinki czerwone [erytrocyty] (zawierają hemoglobinę [Fe]; transportują tlen II. krwinki białe [leukocyty (granulocyty, monocyty, limfocyty)] pełnią funkcje obronne III. płytki krwi [trombocyty] odpowiadają za proces krzepnięcia krwi e. Limfa (zawiera wodę, sole mineralne, białka, tłuszcze oraz dużo limfocytów 4. Nerwowa (zbudowana z komórek nerwowych tworzy układ nerwowy; odbiera impulsy ze środowiska zewnętrznego i wewnętrznego i przewodzi je do mózgu; koordynuje funkcjonowanie organizmu) rys.7 2) 3) 4) 5) 6) 7) 2
3. Wybrane czynności życiowe organizmów: Sposoby odżywiania: Samożywność (autotrofizm): to zdolność organizmów do wytwarzania własnej materii organicznej z substancji nieorganicznych fotoautotrofy wykorzystują energię słoneczną do wytwarzania związków organicznych z nieorganicznych. Wytwarzają pożywienie w procesie fotosyntezy: dwutlenek węgla + woda 6 CO 2 + 6 H 2 O energia słoneczna energia słoneczna glukoza + tlen C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 Do przeprowadzania procesu fotosyntezy potrzebna jest obecność zielonego barwnika (chlorofil). Fotosyntezę przeprowadzają rośliny, niektóre bakterie oraz sinice. chemoautotrofy wykorzystują energię chemiczną powstałą w procesie utleniania związków nieorganicznych do wytwarzania związków organicznych. Do chemoautotrofów należą np.: bakterie nitryfikacyjne, bakterie siarkowe. Cudzożywność (heterotrofizm): polega na pobieraniu związków organicznych (gotowego pokarmu) z zewnątrz saprobionty ich pokarmem są szczątki organiczne, należą tu: saprofagi inaczej szczątkojady, drobne bezkręgowce, rozdrabniające martwą materię saprofity inaczej: destruenci, reducenci, roztocza; to bakterie i grzyby rozkładające szczątki organiczne do prostych związków nieorganicznych pasożyty organizmy żyjące kosztem innych żywych organizmów (żywicieli) drapieżniki organizmy, które chwytają, zabijają i zjadają inne organizmy (ofiary) roślinożercy to organizmy żywiące się roślinami lub ich częściami. Sposoby oddychania: Oddychanie to proces zachodzący nieustannie we wszystkich organizmach, polegający na dostarczaniu do komórek gazów niezbędnych do uwalniania energii. Wymiana gazowa zewnętrzna zachodzi między organizmem a otoczeniem. Może się odbywać przez powierzchnię ciała (np. parzydełkowce, pierścienice, płazy - jako wspomaganie słabo rozwiniętych płuc) lub za pomocą wyspecjalizowanych organów takich jak: płucotchawki (pajęczaki), tchawki (owady), skrzela (ryby i larwy płazów), płuca (gady, ptaki i ssaki). Wymiana gazowa wewnętrzna zachodzi między płynami ustrojowymi a komórkami. Oddychanie komórkowe polega na rozłożeniu związków organicznych (głównie glukozy) na dwutlenek węgla i wodę. Powstała w ten sposób energia jest magazynowana w związkach wysokoenergetycznych (np. ATP), a następnie zużywana na potrzebne procesy życiowe. oddychanie tlenowe spalanie glukozy w tlenie, odbywa się w mitochondriach: glukoza + tlen dwutlenek węgla + woda + energia C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 6 CO 2 + 6 H 2 O + energia 3
oddychanie beztlenowe (fermentacja) beztlenowy rozkład związków organicznych: fermentacja alkoholowa np. u drożdży glukoza alkohol + dwutlenek węgla + energia C 6 H 12 O 6 2 C 2 H 5 OH + 2 CO 2 + energia fermentacja mlekowa np. w komórkach mięśniowych podczas długotrwałego wysiłku oraz u niektórych bakterii (wykorzystywana podczas kiszenia kapusty i ogórków) glukoza kwas mlekowy + energia fermentacja octowa (bakterie octowe) alkohol kwas octowy + energia fermentacja masłowa (bakterie masłowe) glukoza kwas masłowy + dwutlenek węgla + wodór + energia Sposoby rozmnażania: Rozmnażanie bezpłciowe to powstawanie osobnika identycznego genetycznie jak osobnik macierzysty, z części ciała osobnika macierzystego. podział komórki powstanie dwóch komórek potomnych w wyniku podziału jednej komórki macierzystej pączkowanie powstanie nowego organizmu w wyniku uwypuklenia się fragmentu komórki (drożdże) lub ciała (stułbia, glony), zwanego pączkiem fragmentacja powstanie potomnego organizmu w wyniku rozpadu organizmu macierzystego na fragmenty (glony, grzyby, gąbki, płazińce) rozmnażanie wegetatywne powstanie organizmu potomnego u roślin ze zmodyfikowanego organu takiego jak: rozłogi (truskawka), rozmnóżki (lilia), bulwy (ziemniak), kłącza (paproć), cebule (tulipan) Rozmnażanie płciowe odbywa się za pomocą męskich i żeńskich komórek rozrodczych (gamet). Cechą charakterystyczną gamet jest liczba chromosomów o połowę mniejsza niż w pozostałych komórkach ciała. u zwierząt gamety (plemnik i komórka jajowa) łączą się ze sobą, następuje zapłodnienie, tworzy się zygota. Powstały zarodek u zwierząt jajorodnych (np. gady, ptaki i niektóre ssaki) rozwija się w jaju, poza organizmem matki, zaś u zwierząt żyworodnych (np. ssaków) w organizmie matki. Rozwój prosty następuje, gdy forma młodociana jest podobna do postaci dorosłej, zaś w rozwoju złożonym forma młodociana (larwa) nie jest podobna do postaci dorosłej. U owadów wyróżnia się rozwój złożony zupełny i niezupełny. W rozwoju niezupełnym występuje postać poczwarki, która przekształca się w postać dorosłą. u roślin organem służącym do rozmnażania płciowego jest kwiat (rośliny nasienne). Zarodek rozwija się w zalążku, który przekształca się w nasiono. 4
4. Królestwa świata organicznego: Wirusy: nie są organizmami żywymi, dlatego nie należą do żadnego królestwa istot żywych. Nie rosną, nie odżywiają się, nie oddychają. Jedyną funkcję życiową jaką przejawiają to namnażanie się w komórkach żywych organizmów, polegające na wklejeni własnego materiału genetycznego do jądra zainfekowanej komórki. Zbudowane są z materiału genetycznego zamkniętego w otoczce białkowej. Są przyczyną chorób takich jak: odra, ospa, świnka, opryszczka, grypa, WZW, AIDS, gorączka krwotoczna (Ebola), wścieklizna. Najskuteczniejsza walka z wirusami to szczepienia ochronne i zachowanie higieny. Bakterie: organizmy bezjądrowe (prokaryota), najczęściej cudzożywne, oddychające beztlenowo, rozmnażają się przez podział. Potrafią wytwarzać formy przetrwalnikowe. Wywołują liczne choroby np. gruźlica, cholera, tężec, kiła, rzeżączka, borelioza, salmonelloza. Choroby bakteryjne leczy się antybiotykami. Protisty: prymitywne organizmy jądrowe (eukaryota), cudzo- lub samożywne, poruszające się (wiciowce, orzęski, ameby) lub nie. Oddychają tlenowo lub beztlenowo (fermentacja), rozmnażają się przez pączkowanie lub podział. Grzyby: organizmy cudzożywne; ściana komórkowa zbudowane z chityny; ciało złożone najczęściej z kapelusza, trzonu, strzępek grzybni. Oddychają tlenowo lub beztlenowo, rozmnażają się przez pączkowanie lub zarodniki. Należą tu również porosty organizmy wskaźnikowe, wrażliwe na zanieczyszczenie powietrza tlenkami siarki. Rośliny: organizmy wielokomórkowe lub tkankowe, samożywne. Oddychają tlenowo, przeprowadzają proces fotosyntezy, rozmnażają się przez zarodniki lub płciowo. Należą tu: Mszaki proste rośliny pozbawione typowych organów roślinnych, rozmnażają się przez zarodniki. Paprotniki proste tkankowce, rozmnażają się przez zarodniki. Nagonasienne tkankowce, których nasiono nie jest osłonięte, posiadają najczęściej igły i szyszki. Okrytonasienne tkankowce, których nasiono jest osłonięte w owocu. Ciało podzielone na typowe organy: korzeń, łodygę, liście, kwiat. Korzeń pobiera wodę z solami mineralnymi oraz utrzymuje roślinę w podłożu. Czasami magazynuje materiały zapasowe (marchewka), czepia się podpór (bluszcz), podpiera roślinę (kukurydza), pomaga w oddychaniu (cypryśnik błotny). Łodyga pośredniczy w transporcie wody i cukrów oraz utrzymuje części nadziemne rośliny. Czasami ma postać bulwy (ziemniak), kłącza (paproć) lub jest czepna (fasola, winorośl). Liść przeprowadza fotosyntezę (organ asymilacyjny) oraz odpowiada za transpirację (reguluje ilość wody w roślinie). Czasami magazynuje materiały zapasowe (cebula), jest pułapką (rośliny owadożerne), ma postać kolca (kaktusy) lub jest w postaci czepliwego wąsa (groch). 5
Kwiat odpowiada za rozmnażanie rośliny. Rośliny wiatropylne maja okwiat niezróżnicowany, zielonkawe kwiaty, wytwarzają bardzo duże ilości pyłku, słupki i pręciki są wydłużone i wystają poza okwiat, nie pachną np. klon, wierzba, zboża, leszczyna itp. Rośliny owadopylne mają zróżnicowany okwiat (koronę i kielich), kolorowe kwiaty, wytwarzają małe ilości pyłku, produkują nektar i mają zapach, np. jabłoń, róża, truskawka, konwalia itp. Po zapłodnieniu zalążnia słupka przekształca się w owoc, a zapłodniony zalążek w nasiono. Owoce mogą różnie wyglądać, co jest uzależnione od sposobu roznoszenia nasion, np. owoce mięsiste są zjadane przez zwierzęta, owoce suche np. skrzydlak klonu czy tzw. dmuchawiec" mniszka lekarskiego są roznoszone przez wiatr, a rzep łopianu roznoszony na sierści zwierząt. Zwierzęta: Tkankowce, cudzożywne, aktywnie poruszające się. Należą tu: Parzydełkowce zwierzęta wodne, posiadające parzydełka służące do obrony, np. stułbia, chełbia, koralowiec czerwony, ukwiał. Występują w postaci polipa lub meduzy. Płazińce inaczej robaki płaskie, zwierzęta najczęściej pasożytnicze, o uproszczonej budowie ciała, ciało płaskie w przekroju. Należą tu przywry i tasiemce. Tasiemce to pasożyty żyjące w układzie pokarmowym, zbudowane z członów, dochodzące do kilkunastu metrów długości, może mieć główkę z haczykami lub przyssawkami. Forma larwalna rozwija się w ciele żywiciela pośredniego (świnia tasiemiec uzbrojony, bydło tasiemiec nieuzbrojony). Zarażenie następuje po spożyciu zakażonego mięsa. Nicienie inaczej robaki obłe, zwierzęta najczęściej pasożytnicze o bardziej skomplikowanej budowie ciała, mają okrągłe ciało w przekroju np. owsik, glista ludzka, włosień spiralny. Zarażenie może nastąpić na skutek spożycia zakażonego mięsa (włosień spiralny), połkniecie jaj przenoszonych przez brudne ręce (glista ludzka, owsik). Pierścienice zwierzęta o ciele w przekroju okrągłym ale podzielonym na segmenty zwane pierścieniami, skomplikowana budowa ciała np. dżdżownica, pijawka. Mięczaki zwierzęta o ciele miękkim, pokrytym śluzem. Wyróżniamy tu ślimaki, małże i głowonogi. Stawonogi zwierzęta, których ciało podzielone jest na części, a części te, szczególnie w odnóżach, są połączone ruchomo za pomocą stawów. Do tej grupy należą: Owady ciało podzielone na trzy części: głowę, tułów i odwłok; mają trzy pary odnóży krocznych, zwykle dwie pary skrzydeł i czułki. Wymiana gazowa odbywa się u nich za pomocą systemu rozgałęzionych rurek (tchawki). Przechodzą rozwój prosty tzn. z jaja wylęga się organizm podobny do dorosłego np. u konika polnego, szarańczy lub złożony np. u muchy, motyli, w którym wyróżniamy: jajo, larwę, poczwarkę oraz postać dorosłą owada. 6
Skorupiaki ciało podzielone na dwie części: na głowotułów i odwłok; mają wiele par odnóży krocznych oraz ciało pokryte twardym, chitynowym pancerzem. Wymiana gazowa odbywa się najczęściej za pomocą skrzeli ponieważ większość skorupiaków żyje w wodzie. Przechodzą one rozwój prosty, w którym musi następować zmiana pancerza (linienie) ponieważ jest on bardzo twardy i uniemożliwia stopniowy wzrost. Do skorupiaków należą: rak, rozwielitka, krab itp. Pajęczaki ciało podzielone na dwie części: głowotułów i odwłok; mają cztery pary odnóży krocznych i nie posiadają czułków. Wymiana gazowa odbywa się przez płuca lub płucotchawki. Przechodzą one rozwój prostych z linieniem. Do pajęczaków należą np. pająki, kosarze, roztocza, kleszcz, skorpion. Ryby zwierzęta wodne, posiadające przystosowania do życia w wodzie: opływowy kształt ciała, śluz zmniejszający tarcie, łuski pokrywające ciało, płetwy, linia boczna ułatwiająca orientację w przestrzeni, pęcherz pławny umożliwiający regulację głębokości zanurzenia ryby. Wymiana gazowa odbywa się przez skrzela. Rozwój jest prosty. Ryby są kręgowcami zmiennocieplnymi. Płazy zwierzęta ziemno-wodne, których rozmnażanie odbywa się zawsze w wodzie. Ich ciało jest pokryte delikatną, zawsze wilgotną skórą. Wymiana gazowa odbywa się przez proste płuca wspomagane skórą. Rozwój jest złożony, wyróżniamy w nim jajo, larwę zwaną kijanką oraz postać dorosłą. Płazy są kręgowcami zmiennocieplnymi. Do płazów należą: żaby, ropuchy, salamandry, rzekotki, traszki. Gady zwierzęta lądowe, których ciało pokryte jest suchą skórą z łuskami. Wymiana gazowa odbywa się przez płuca. Rozwój jest prosty, z jaj otoczonych charakterystyczną pergaminową osłonką wylęgają się młode podobne do rodziców. Gady są kręgowcami zmiennocieplnymi. Do gadów należą: węże, żółwie, krokodyle i jaszczurki. W Polsce wszystkie gady są objęte ochroną prawną. Ptaki zwierzęta lądowe, których ciało pokryte jest piórami, kończyny przednie przekształcone są w skrzydła, a szczęki w bezzębny dziób. Ptaki są przystosowane do lotu dzięki obecności skrzydeł pokrytych piórami, mocnych mięśni piersiowych poruszających skrzydłami, kościom wypełnionym powietrzem, brakiem pęcherza moczowego i zębów co znacznie zmniejsza ciężar ciała. Ptaki są kręgowcami stałocieplnymi. Ssaki zwierzęta lądowe, których ciało pokryte jest owłosioną skórą, a młode odżywiają się mlekiem matki tuż po urodzeniu. Ssaki są kręgowcami stałocieplnymi. 5. Metody badawcze w biologii: Eksperyment naukowy to badanie przeprowadzane w ściśle określonych warunkach, według określonych zasad, polegające na celowym wywołaniu określonych zjawisk i obserwowaniu ich, skutkujące potwierdzeniem lub odrzuceniem hipotezy badawczej. Zasady eksperymentu badawczego odpowiednia liczba badanych osobników (wiarygodność badania), stworzenie próby kontrolnej (grupa osobników nie poddawana ekserymetowi, służąca do porównania z grupą eksperymentalną), dokumentowanie i powtórzenie eksperymentu. Etapy eksperymentu badawczego sformułowanie problemu badawczego (pytanie, na które odpowiedź uzyskujemy w wyniku przeprowadzonego doświadczenia), postawienie hipotezy (przypuszczenie będące próbą odpowiedzi na problem badawczy), zaplanowanie i przeprowadzenie doświadczenia, odnotowanie spostrzeżeń, opracowanie wyników, sformułowanie wniosków, weryfikacja hipotezy. 7
6. Elementy ekologii: Populacja zbiór osobników jednego gatunku żyjących na określonym terenie i powiązanych wzajemnymi zależnościami. Ekosystem to organizmy żywe zamieszkujące konkretne środowiska wraz z elementarni tego środowiska. Ekosystem składa się z dwóch elementów: biocenoza organizmy żywe zamieszkujące ekosystem biotop nieożywiona część ekosystemu stanowiąca warunki środowiska. Stosunki między gatunkami i populacjami: Antagonistyczne: roślinożerność, drapieżnictwo, pasożytnictwo. Nieantagonistyczne: symbioza to niezobowiązująca współpraca między osobnikami, gdzie oboje odnoszą korzyści (protokooperacja) np. krab i ukwiał, pszczoła i lipa, drzewo i grzyby (mikoryza) albo wręcz bardzo ścisły związek (mutualizm) np. między glonem i grzybem w porostach; współbiesiadnictwo (komensalizm) jeden osobnik odnosi korzyści, drugiemu jest to obojętne np. lew i hieny. Role organizmów w biocenozach: Producenci wytwarzają związki organiczne ze związków nieorganicznych (np. rośliny w procesie fotosyntezy), konsumenci odżywiają się innymi organizmami, reducenci rozkładają związki organiczne do nieorganicznych. Łańcuchy pokarmowe: W ekosystemie podstawowymi zależnościami są zależności pokarmowe czyli obecne są tzw. łańcuchy i sieci pokarmowe. Schemat łańcucha pokarmowego: producent (roślina) konsument I rzędu (roślinożerca) konsument II rzędu (drapieżnik) konsument III rzędu (itd.) Sieci pokarmowe składają się z połączonych ze sobą łańcuchów pokarmowych. 8