Pomorski Wojewódzki Konkurs z Biologii - komórka, rośliny i bezkręgowce

1.Wirus - budowa i cechy

Bezkomórkowa forma zbudowana z kwasu nukleinowego (DNA albo RNA - nigdy obu naraz) otoczonego białkowym płaszczem, czyli kapsydem. Niektóre wirusy (np. grypy, HIV) mają dodatkowo osłonkę lipidową pochodzącą z błony komórki gospodarza. Wirus nie ma własnej przemiany materii ani rybosomów, więc namnaża się wyłącznie wewnątrz żywej komórki - jest bezwzględnym pasożytem wewnątrzkomórkowym. Poza komórką jest nieaktywną cząstką (wirionem).

2.Bakteriofag (fag)

Wirus atakujący bakterie. Ma główkę (wielościenny kapsyd) z DNA w środku, kurczliwą pochewkę ogonka i włókienka ogonowe, którymi przyczepia się do ściany komórki bakterii. Do bakterii wstrzykuje tylko swój kwas nukleinowy - płaszcz białkowy zostaje na zewnątrz. Każdy wirus jest swoisty: atakuje tylko określone komórki (fagi - bakterie, HIV - limfocyty T, wirus mozaiki tytoniu - rośliny).

3.Cykl lityczny

Sposób namnażania wirusa zakończony rozpadem (lizą) komórki gospodarza. Etapy: 1) adsorpcja - przyczepienie do komórki, 2) wniknięcie kwasu nukleinowego, 3) synteza - komórka powiela kwas nukleinowy wirusa i wytwarza białka jego kapsydu, 4) składanie nowych wirionów, 5) uwolnienie nowych wirusów przez lizę komórki, która ginie. Z jednej komórki wychodzą dziesiątki lub setki wirusów zakażających kolejne komórki.

4.Cykl lizogeniczny i profag

DNA wirusa wbudowuje się w chromosom bakterii i staje się profagiem. Bakteria żyje normalnie, a przy każdym podziale kopiuje profaga razem ze swoim DNA, więc dziedziczą go wszystkie komórki potomne. Pod wpływem czynnika stresowego (np. promieniowania UV, niektórych substancji chemicznych) profag wycina się z chromosomu i wirus przechodzi w cykl lityczny. Fagi zdolne do obu cykli to fagi łagodne, np. fag lambda.

5.Retrowirus i odwrotna transkryptaza

Retrowirus ma materiał genetyczny w postaci RNA oraz enzym odwrotną transkryptazę. W zakażonej komórce enzym ten przepisuje RNA wirusa na DNA (odwrotna transkrypcja - kierunek odwrotny niż zwykle, bo w komórce to z DNA powstaje RNA). Powstałe DNA wbudowuje się w DNA gospodarza jako prowirus i komórka produkuje według niego nowe wirusy. Najbardziej znany retrowirus to HIV.

6.HIV i AIDS

HIV to retrowirus niszczący limfocyty T pomocnicze, które kierują odpornością. Po latach zakażenia rozwija się AIDS - zespół nabytego niedoboru odporności: chory zapada na infekcje i nowotwory, z którymi zdrowy organizm sobie radzi. HIV przenosi się przez krew (np. wspólne igły), kontakty seksualne oraz z matki na dziecko. Nie zakażamy się przez podanie ręki, kaszel, wspólne naczynia ani ukąszenie komara. Szczepionki nie ma; leki hamują namnażanie wirusa.

7.Choroby wirusowe i ich profilaktyka

Wirusy wywołują u człowieka m.in. grypę, przeziębienie, odrę, świnkę, różyczkę, ospę wietrzną, polio (chorobę Heinego-Medina), wściekliznę, opryszczkę, wirusowe zapalenie wątroby typu B i C oraz AIDS, a u roślin np. mozaikę tytoniu. Najlepszą ochroną są szczepienia (np. przeciw odrze, śwince, różyczce, WZW B, grypie) i higiena. Antybiotyki NIE działają na wirusy, bo niszczą struktury i procesy bakterii, których wirusy nie mają.

8.Komórka bakterii, rośliny, zwierzęcia i grzyba

Bakteria to komórka prokariotyczna: nie ma jądra (kolisty DNA leży w cytoplazmie jako nukleoid), mitochondriów ani chloroplastów, ma ścianę z mureiny i często plazmidy. Komórki eukariotyczne mają jądro i mitochondria. Roślinna: ściana z celulozy, chloroplasty, duża wakuola, zapas - skrobia. Zwierzęca: brak ściany i chloroplastów, zapas - glikogen. Grzybowa: ściana z chityny, brak chloroplastów, zapas - glikogen.

9.Bakterie - czynności życiowe i znaczenie

Kształty: ziarniaki, pałeczki, przecinkowce, krętki. Bakterie rozmnażają się przez podział komórki - w dobrych warunkach nawet co 20-30 minut, a w złych niektóre tworzą odporne przetrwalniki. Bywają samożywne (sinice prowadzą fotosyntezę) lub cudzożywne (saprobionty, pasożyty, symbionty). Znaczenie: rozkładają martwą materię, bakterie brodawkowe roślin bobowatych wiążą azot z powietrza, a bakterie fermentacji mlekowej służą do wyrobu jogurtu, kefiru i kiszonek.

10.Choroby bakteryjne i antybiotyki

Gruźlica (prątki przenoszone drogą kropelkową, atakują głównie płuca), borelioza (krętki przenoszone przez kleszcze), tężec (laseczki tężca z gleby wnikają przez zanieczyszczone rany), salmonelloza (pałeczki Salmonella z surowych jaj i źle przechowywanego drobiu). Choroby bakteryjne leczy się antybiotykami - tylko z przepisu lekarza i do końca kuracji, bo przerwane lub zbędne leczenie sprzyja powstawaniu bakterii opornych. Przed gruźlicą i tężcem chronią szczepienia.

11.Grzyby - budowa, odżywianie, znaczenie

Grzyby są cudzożywne: saprobionty (rozkładają martwą materię), pasożyty (np. sprawcy grzybicy skóry, mączniaka u roślin) lub symbionty. Ciało większości tworzą nitkowate strzępki splecione w grzybnię; owocnik grzyba kapeluszowego to zbita grzybnia, w której blaszkach lub rurkach powstają zarodniki. Rozmnażają się przez zarodniki, fragmenty grzybni, a drożdże przez pączkowanie. Drożdże prowadzą fermentację alkoholową (pieczywo), a z pędzlaka uzyskano pierwszy antybiotyk - penicylinę.

12.Porosty i mikoryza

Porost to organizm złożony z grzyba i glonu (lub sinicy). Grzyb chroni partnera i dostarcza mu wody z solami mineralnymi, a glon wytwarza w fotosyntezie cukry dla obu. Porosty są wrażliwe na zanieczyszczenie powietrza tlenkiem siarki(IV), więc służą jako bioindykatory: najwrażliwsze są krzaczkowate, najodporniejsze - skorupiaste. Mikoryza to współżycie grzybni z korzeniami drzew (np. maślaka z sosną, koźlarza z brzozą): grzyb daje wodę i sole mineralne, roślina - cukry.

13.Fotosynteza

Proces, w którym rośliny, glony i sinice wytwarzają glukozę z tlenku węgla(IV) i wody, wykorzystując energię światła pochłanianą przez chlorofil: $\ce{6CO2 + 6H2O ->[światło][chlorofil] C6H12O6 + 6O2}$. U roślin zachodzi w chloroplastach, głównie w miękiszu liścia, a produktem ubocznym jest tlen. Intensywność fotosyntezy rośnie wraz z natężeniem światła, stężeniem $\ce{CO2}$ i temperaturą - do pewnej granicy.

14.Oddychanie tlenowe i fermentacja

Oddychanie tlenowe zachodzi w żywych komórkach w dzień i w nocy, a u organizmów eukariotycznych w mitochondriach: $\ce{C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O}$. Uwolniona energia napędza procesy życiowe. Fermentacja to rozkład glukozy bez tlenu, uwalniający znacznie mniej energii. W fermentacji alkoholowej (drożdże) z glukozy powstają etanol i tlenek węgla(IV) - dlatego ciasto rośnie. W fermentacji mlekowej (bakterie mlekowe, mięśnie przy intensywnym wysiłku) powstaje kwas mlekowy.

15.Tkanki twórcze (merystemy)

Małe, żywe komórki o cienkich ścianach i dużym jądrze, które stale się dzielą i dają początek wszystkim innym tkankom. Merystemy wierzchołkowe (w pąkach i na końcach korzeni) odpowiadają za wzrost rośliny na długość. Merystemy boczne odpowiadają za przyrost na grubość: miazga (kambium) odkłada do wnętrza drewno, a na zewnątrz łyko, natomiast tkanka korkotwórcza wytwarza korek.

16.Tkanki okrywające: skórka i korek

Skórka to zwykle jedna warstwa ściśle przylegających komórek, pokryta woskową kutykulą ograniczającą parowanie. W skórce liścia są aparaty szparkowe: dwie komórki szparkowe (z chloroplastami) otwierają i zamykają szparkę, przez którą zachodzi wymiana gazów i parowanie wody (transpiracja). Skórka korzenia ma włośniki pobierające wodę. Starsze pędy drzew okrywa korek z martwych komórek o ścianach nasyconych suberyną, nieprzepuszczalnych dla wody i gazów.

17.Tkanki przewodzące: drewno i łyko

Drewno (ksylem) przewodzi wodę z solami mineralnymi od korzeni w górę rośliny; jego naczynia i cewki to martwe komórki o zdrewniałych ścianach, tworzące długie rurki. Łyko (floem) przewodzi produkty fotosyntezy, np. cukry, z liści do pozostałych organów; tworzą je żywe rurki sitowe (bez jądra) z komórkami przyrurkowymi. Drewno i łyko leżą razem w wiązkach przewodzących, które w liściu widać jako nerwy.

18.Miękisz i tkanki wzmacniające

Miękisz: asymilacyjny (z chloroplastami, prowadzi fotosyntezę - w liściu palisadowy i gąbczasty), spichrzowy (gromadzi np. skrobię - bulwa ziemniaka), powietrzny (duże przestwory z powietrzem u roślin wodnych), wodny (gromadzi wodę u sukulentów, np. agawy). Tkanki wzmacniające: zwarcica (kolenchyma) - żywe komórki z nierówno zgrubiałymi ścianami w młodych łodygach i ogonkach liści; twardzica (sklerenchyma) - martwe komórki o grubych ścianach: włókna i komórki kamienne (np. łupina orzecha).

19.Korzeń - strefy i systemy korzeniowe

Wierzchołek korzenia chroni czapeczka. Za nią leżą: strefa wzrostu (merystem wierzchołkowy), strefa wydłużania komórek, strefa włośnikowa, w której włośniki pobierają wodę z solami mineralnymi, i strefa korzeni bocznych. Korzeń utrzymuje roślinę w podłożu, pobiera wodę i sole, często gromadzi zapasy. System palowy (korzeń główny z bocznymi) mają zwykle rośliny dwuliścienne, np. mniszek; wiązkowy (wiele podobnych korzeni) - jednoliścienne, np. trawy.

20.Modyfikacje korzenia

Korzenie spichrzowe gromadzą zapasy (marchew, burak, pietruszka). Korzenie czepne przytrzymują pnącze na podporze (bluszcz). Korzenie podporowe wyrastają z dolnej części łodygi i podpierają roślinę (kukurydza). Korzenie oddechowe wyrastają ponad błotnisty grunt i umożliwiają wymianę gazową (niektóre rośliny namorzynowe). Ssawki korzeniowe jemioły wrastają w tkanki żywiciela i pobierają wodę z solami mineralnymi. Ssawki kanianki są natomiast pochodzenia pędowego. Korzenie powietrzne storczyków chłoną wodę z otoczenia.

21.Modyfikacje łodygi i liścia

Łodyga: kłącze - podziemna łodyga spichrzowa z pąkami (perz, konwalia); bulwa pędowa (ziemniak - „oczka” to pąki); rozłogi - płożące się pędy, z których wyrastają nowe rośliny (truskawka); ciernie łodygowe (głóg, tarnina); wąsy łodygowe (winorośl). Liść: mięsiste łuski spichrzowe cebuli (cebula to skrócona łodyga z liśćmi); ciernie liściowe ograniczające parowanie (kaktusy, berberys); wąsy liściowe (groch); liście pułapkowe roślin owadożernych (rosiczka, muchołówka).

22.Przemiana pokoleń

U roślin po sobie następują dwa pokolenia. Gametofit ma pojedynczy zestaw chromosomów ($n$) i wytwarza gamety. U mchów i paprotników plemniki powstają w plemniach, a komórki jajowe w rodniach. U okrytonasiennych gametofit męski rozwija się z ziarna pyłku, a żeński to woreczek zalążkowy. Z zygoty ($2n$) wyrasta sporofit, który przez mejozę wytwarza zarodniki ($n$); z nich rozwijają się gametofity. U mchów dominuje gametofit, a u paprotników i roślin nasiennych - sporofit. (podpowiedź: Gametofit - gamety; sporofit - zarodniki.)

23.Mchy

Rośliny lądowe bez prawdziwych korzeni i tkanek przewodzących - do podłoża przytwierdzają je chwytniki, a wodę chłoną całą powierzchnią. Zielona roślinka z łodyżką i listkami to gametofit. Plemniki płyną w kropli wody do rodni, dlatego mchy rosną w miejscach wilgotnych. Z zygoty wyrasta sporofit: puszka z zarodnikami na secie (trzonku), żyjący na gametoficie. Z zarodnika rozwija się splątek, a z niego nowe roślinki. Torfowce tworzą torf i magazynują wodę.

24.Paprotniki

Paprocie, skrzypy i widłaki - rośliny z korzeniami, łodygą (często podziemnym kłączem), liśćmi i tkankami przewodzącymi, ale bez kwiatów i nasion. Dużą roślinę tworzy sporofit. U paproci zarodnie leżą w kupkach na spodniej stronie liści. Z zarodnika wyrasta kilkumilimetrowe, sercowate przedrośle (gametofit) z plemniami i rodniami; zapłodnienie wymaga wody. Skrzyp polny wiosną wytwarza brunatne pędy z kłosem zarodnionośnym. W karbonie drzewiaste paprotniki dały początek pokładom węgla kamiennego.

25.Nagonasienne - sosna

Rośliny nasienne, których zalążki i nasiona leżą odkryte na łuskach nasiennych szyszki - nie są zamknięte w owocu. Sosna zwyczajna jest jednopienna: ma na jednym drzewie kwiaty męskie, wytwarzające pyłek z workami powietrznymi, i żeńskie szyszki z zalążkami. Zapyla ją wiatr, a od zapylenia do dojrzenia nasion mijają około 2 lata. Inne nagonasienne: świerk, jodła, jałowiec, cis (nasiono w czerwonej osnówce, reszta rośliny trująca), modrzew - zrzuca igły na zimę.

26.Budowa kwiatu i zapylenie

Kwiat to skrócony pęd służący do rozmnażania płciowego. Okwiat tworzą kielich (zielone działki) i korona (barwne płatki). Pręcik to nitka i główka z pylnikami, w których powstaje pyłek. Słupek tworzą znamię, szyjka i zalążnia z zalążkami. Zapylenie to przeniesienie pyłku na znamię słupka. Kwiaty owadopylne mają barwne płatki, zapach, nektar i lepki pyłek; wiatropylne (trawy, leszczyna) - niepozorny okwiat, pierzaste znamiona i dużo lekkiego, suchego pyłku.

27.Podwójne zapłodnienie, nasiono i owoc

Ziarno pyłku na znamieniu wytwarza łagiewkę pyłkową, która dorasta do zalążka i dostarcza dwie komórki plemnikowe. Jedna łączy się z komórką jajową - powstaje zygota, a z niej zarodek; druga z komórką centralną - powstaje bielmo, tkanka odżywcza. Z zalążka rozwija się nasiono, a ze ściany zalążni - owocnia. Nasiona i owoce rozsiewa wiatr (mniszek, klon), zwierzęta (jagody zjadane przez ptaki, czepne owoce łopianu), woda albo sama roślina (niecierpek).

28.Jednoliścienne a dwuliścienne; kiełkowanie

Jednoliścienne (trawy, zboża, tulipan, lilia): jeden liścień, korzenie wiązkowe, liście z nerwacją równoległą, wiązki przewodzące rozproszone w łodydze, części kwiatu zwykle po 3; zwykle nie przyrastają na grubość. Dwuliścienne (fasola, róża, dąb): dwa liścienie, korzeń palowy, nerwacja siatkowata, wiązki ułożone w okręgu, części kwiatu po 4 lub 5. Do kiełkowania nasiono potrzebuje wody, tlenu i odpowiedniej temperatury.

29.Parzydełkowce

Wodne, głównie morskie zwierzęta o symetrii promienistej. Ciało ma dwie warstwy komórek, między którymi leży galaretowata mezoglea. Jama chłonąco-trawiąca ma jeden otwór - przez niego pokarm wchodzi i wychodzą resztki. Parzydełka, czyli komórki z wystrzeliwaną nicią i jadem, służą do chwytania ofiar i obrony. Dwie postacie: polip (osiadły, np. słodkowodna stułbia, koralowce) i meduza (pływająca, np. chełbia modra). Układ nerwowy jest rozproszony.

30.Płazińce

Zwierzęta o ciele spłaszczonym grzbieto-brzusznie i symetrii dwubocznej, zbudowane z trzech listków zarodkowych, ale bez jamy ciała - przestrzeń między narządami wypełnia miękisz. Układ pokarmowy jest ślepo zakończony (bez odbytu), a u tasiemców brak go całkowicie - wchłaniają pokarm całą powierzchnią ciała. Wydalają przez protonefrydia. Większość to obojnaki. Grupy: wirki (wolno żyjące, np. wypławek), przywry i tasiemce (pasożyty).

31.Żywiciel ostateczny i pośredni; przystosowania pasożytów

Żywiciel ostateczny to organizm, w którym pasożyt osiąga dojrzałość płciową i rozmnaża się płciowo. W żywicielu pośrednim rozwijają się jego larwy. Przystosowania pasożytów wewnętrznych: narządy czepne (przyssawki, haczyki), powłoka ciała odporna na enzymy trawienne żywiciela, uproszczony lub zanikły układ pokarmowy i narządy zmysłów, oddychanie beztlenowe, obojnactwo i ogromna płodność, która zwiększa szansę, że któreś jajo trafi do żywiciela.

32.Cykl tasiemca uzbrojonego

Dorosły tasiemiec żyje w jelicie cienkim człowieka (żywiciel ostateczny). Główka z przyssawkami i wieńcem haczyków przytwierdza go do ściany jelita, a z kałem wydalane są człony pełne jaj. Świnia (żywiciel pośredni) zjada jaja, a w jej mięśniach rozwijają się larwy - wągry. Człowiek zaraża się, jedząc surowe lub niedogotowane mięso wieprzowe z wągrami. Tasiemiec nieuzbrojony nie ma haczyków, a jego żywicielem pośrednim jest bydło. Ochrona: badanie mięsa i dokładne gotowanie.

33.Cykl motylicy wątrobowej

Dorosła motylica (przywra) żyje w przewodach żółciowych wątroby owcy lub bydła (żywiciel ostateczny). Jaja z kałem trafiają do wody, gdzie wykluwa się orzęsiona larwa i wnika do ślimaka błotniarki moczarowej (żywiciel pośredni). W ślimaku larwy namnażają się, a powstałe ogonkowe larwy (cerkarie) wychodzą do wody i otorbiają się na roślinach. Owca zaraża się, zjadając trawę z otorbionymi larwami. Rzadko może zarazić się także człowiek.

34.Nicienie - budowa

Zwierzęta o ciele obłym, nieczłonowanym, zwężonym na końcach i pokrytym grubym oskórkiem, który zrzucają w czasie wzrostu (linieją). Mają pierwotną jamę ciała wypełnioną płynem oraz przelotowy układ pokarmowy z otworem gębowym i odbytem. Nie mają układu krwionośnego ani oddechowego. Zwykle są rozdzielnopłciowe, a samice są większe od samców. Wiele żyje wolno w glebie i wodzie, inne pasożytują na roślinach, zwierzętach i człowieku.

35.Nicienie pasożytujące u człowieka

Glista ludzka: zarażenie przez połknięcie jaj z niemytych warzyw lub brudnych rąk; larwy z jelita wędrują z krwią przez wątrobę i serce do płuc, są odkrztuszane, połykane i w jelicie dorastają. Owsik ludzki: samica nocą składa jaja wokół odbytu, wywołując świąd; dziecko łatwo zaraża się ponownie przez brudne ręce. Włosień kręty: larwy otorbione w mięśniach świni lub dzika; zarażenie przez niedogotowane mięso wywołuje włośnicę. Ochrona: higiena, mycie warzyw, badanie mięsa.

36.Pierścienice

Ciało podzielone na wiele podobnych pierścieni (segmentów) - w każdym powtarzają się m.in. narządy wydalnicze (metanefrydia) i zwoje nerwowe. Mają wtórną jamę ciała wypełnioną płynem, zamknięty układ krwionośny i brzuszny łańcuszek nerwowy. Grupy: skąposzczety (dżdżownica - obojnak z siodełkiem, spulchnia i użyźnia glebę, oddycha całą powierzchnią ciała), wieloszczety (morskie, z parapodiami, np. nereida) i pijawki (przyssawki, ślina z hirudyną hamującą krzepnięcie krwi).

37.Stawonogi - cechy i gromady

Mają odnóża członowane, szkielet zewnętrzny z chityny (dlatego rosnąc, linieją), otwarty układ krwionośny i często oczy złożone. Skorupiaki (rak, rozwielitka, stonoga): głowotułów i odwłok, 2 pary czułków, skrzela. Pajęczaki (pająk, kleszcz, skorpion): głowotułów i odwłok, 4 pary odnóży krocznych, brak czułków. Owady: głowa, tułów i odwłok, 3 pary odnóży, 1 para czułków, zwykle 2 pary skrzydeł, oddychanie tchawkami.

38.Przeobrażenie owadów

Przeobrażenie zupełne: jajo, larwa, poczwarka, owad dorosły (imago); larwa zupełnie nie przypomina dorosłego, np. gąsienica motyla. Przechodzą je motyle, chrząszcze (biedronka), muchówki (mucha, komar) i błonkówki (pszczoła, mrówka). Przeobrażenie niezupełne: jajo, larwa, imago - bez poczwarki; larwa jest podobna do dorosłego owada i po kolejnych linieniach staje się imago. Przechodzą je m.in. ważki, prostoskrzydłe (konik polny, szarańcza), pluskwiaki i karaczany.

39.Mięczaki

Ciało miękkie, niesegmentowane, zwykle z głową, nogą i workiem trzewiowym, okryte płaszczem, który wytwarza wapienną muszlę. Ślimaki (winniczek, błotniarka): jedna, zwykle skręcona muszla, tarka do zeskrobywania pokarmu; winniczek oddycha płucem i jest obojnakiem. Małże (szczeżuja, omułek): muszla z dwóch połówek, brak głowy i tarki, odcedzają pokarm z wody przepływającej przez skrzela. Głowonogi (ośmiornica, kałamarnica): ramiona z przyssawkami, duży mózg i oczy, zamknięty układ krwionośny.

40.Szkarłupnie

Wyłącznie morskie zwierzęta: rozgwiazdy, jeżowce, strzykwy i wężowidła. Dorosłe mają symetrię promienistą, zwykle pięciopromienną, choć ich larwy są dwubocznie symetryczne. Pod skórą mają szkielet wewnętrzny z wapiennych płytek, często z kolcami. Układ ambulakralny to sieć kanałów z wodą morską, zakończonych nóżkami ambulakralnymi z przyssawkami - służą do ruchu, chwytania pokarmu i wymiany gazowej. Rozgwiazdy mają dużą zdolność regeneracji.