Biologia
Zachodniopomorski Konkurs Biologiczny - komórka, chemizm życia i drobnoustroje
Budowa komórek i rola organelli, osmoza, plazmoliza i deplazmoliza, woda i węglowodany, fotosynteza i oddychanie. Do tego wirusy z chorobami wirusowymi, czynności życiowe bakterii, protisty z malarią i toksoplazmozą oraz grzyby. Zestaw dla uczniów szkoły podstawowej przygotowujących się do konkursu biologicznego w województwie zachodniopomorskim.
Podcast
Ładuję…
1.Problem badawczy i hipoteza
Problem badawczy to pytanie, na które ma odpowiedzieć doświadczenie, np. „Czy temperatura wody wpływa na szybkość fermentacji u drożdży?”. Hipoteza to przypuszczalna odpowiedź na to pytanie - zdanie twierdzące, które da się sprawdzić, np. „W ciepłej wodzie drożdże fermentują szybciej niż w zimnej”. Doświadczenie hipotezę potwierdza albo obala; oba wyniki są wartościowe. Wynik to to, co zaobserwowano lub zmierzono (np. liczba pęcherzyków gazu), a wniosek to odpowiedź na problem badawczy wyciągnięta z wyników.
2.Próba badawcza i próba kontrolna
Próba badawcza to zestaw, w którym działa badany czynnik, np. rośliny podlewane wodą z nawozem, gdy sprawdzamy wpływ nawozu na wzrost. Próba kontrolna to zestaw bez tego czynnika (rośliny podlewane samą wodą) - służy do porównania i pokazuje, czy zmianę wywołał właśnie badany czynnik. Próby różnią się tylko tym jednym czynnikiem; pozostałe warunki doświadczenia (światło, temperatura, ilość wody, gatunek i wiek roślin) są jednakowe. Doświadczenie prowadzi się na wielu osobnikach lub powtarza, a wyniki dokumentuje w tabeli, na wykresie, rysunku albo zdjęciu.
3.Poziomy organizacji życia
Organizmy mają budowę hierarchiczną: prostsze elementy tworzą coraz bardziej złożone. Poziomy organizacji od najprostszego to: atom, cząsteczka, organellum, komórka, tkanka, narząd (u roślin organ), układ narządów, organizm. Komórka jest podstawową jednostką życia - najmniejszą częścią organizmu zdolną do wykonywania czynności życiowych. Tkanka to zespół komórek o podobnej budowie pełniących tę samą funkcję, a narząd składa się z kilku tkanek. U organizmów jednokomórkowych (bakterie, drożdże, pantofelek) jedna komórka jest całym organizmem.
4.Błona komórkowa i cytoplazma
Błona komórkowa otacza każdą komórkę i oddziela jej wnętrze od otoczenia. Jest półprzepuszczalna (wybiórczo przepuszczalna): przepuszcza wodę i niektóre małe cząsteczki, a inne zatrzymuje, dzięki czemu kontroluje wymianę substancji z otoczeniem. Budują ją głównie tłuszcze i białka. Cytoplazma to galaretowata substancja wypełniająca komórkę, złożona głównie z wody i rozpuszczonych w niej związków. Zanurzone są w niej organelle i zachodzi w niej wiele reakcji chemicznych, a jej ruch ułatwia przemieszczanie substancji wewnątrz komórki.
5.Jądro komórkowe
Jądro komórkowe to centrum sterowania komórką. Zawiera DNA - materiał genetyczny, w którym zapisana jest informacja o budowie i działaniu komórki oraz całego organizmu. Jądro kieruje czynnościami życiowymi komórki i bierze udział w jej podziale. Otacza je podwójna błona (otoczka jądrowa) z porami, przez które substancje przechodzą między jądrem a cytoplazmą. Jądro mają komórki roślin, zwierząt, grzybów i protistów. Komórka bakterii nie ma jądra - jej DNA leży bezpośrednio w cytoplazmie. Jądra nie mają też dojrzałe czerwone krwinki człowieka.
6.Rybosomy i siateczka śródplazmatyczna (szorstka i gładka)
Rybosomy to drobne ziarenka, w których powstają białka. Mają je komórki wszystkich organizmów, także bakterii; leżą w cytoplazmie albo na siateczce. Siateczka śródplazmatyczna to system błoniastych kanalików i spłaszczonych pęcherzyków połączony z otoczką jądra. Siateczka śródplazmatyczna szorstka ma na powierzchni rybosomy, dlatego wytwarza białka i przekazuje je dalej w głąb komórki. Siateczka śródplazmatyczna gładka nie ma rybosomów - wytwarza tłuszcze (lipidy) i unieszkodliwia substancje trujące, np. w komórkach wątroby. Komórki bakterii nie mają siateczki.
7.Aparat Golgiego i lizosomy
Aparat Golgiego to stos spłaszczonych błoniastych woreczków, od których odrywają się pęcherzyki. Działa jak sortownia i pakowalnia: przyjmuje białka i tłuszcze z siateczki śródplazmatycznej, przekształca je, pakuje w pęcherzyki i wysyła w inne miejsca komórki lub poza nią, np. jako wydzieliny. Lizosomy to małe pęcherzyki z enzymami trawiennymi. Rozkładają zużyte organelle oraz pochłonięte cząstki pokarmu i drobnoustroje - są „żołądkami” komórki. Lizosomy są typowe dla komórek zwierzęcych; w komórkach roślin podobną rolę pełni wakuola.
8.Mitochondrium i chloroplast
Mitochondrium to „elektrownia” komórki: zachodzi w nim oddychanie tlenowe, czyli uwalnianie energii ze związków organicznych (głównie glukozy) przy udziale tlenu. Najwięcej mitochondriów mają komórki zużywające dużo energii, np. mięśniowe. Chloroplast to zielone organellum zawierające chlorofil - barwnik pochłaniający światło; zachodzi w nim fotosynteza. Oba organelle otaczają dwie błony. Mitochondria występują w komórkach roślin, zwierząt i grzybów, chloroplasty - tylko w zielonych częściach roślin i u glonów. Komórki bakterii nie mają ani jednych, ani drugich.
9.Wakuola i ściana komórkowa
Wakuola (wodniczka) to pęcherzyk otoczony błoną, wypełniony sokiem komórkowym - wodnym roztworem cukrów, soli, barwników i zbędnych produktów przemiany materii. W dojrzałej komórce roślinnej jest zwykle jedna duża wakuola: magazynuje wodę i substancje oraz napiera na ścianę, nadając komórce jędrność. W komórkach zwierzęcych wodniczki są małe albo ich brak. Ściana komórkowa to sztywna, przepuszczalna osłona na zewnątrz błony komórkowej - nadaje kształt i chroni. U roślin buduje ją celuloza, u grzybów chityna, u bakterii mureina. Komórki zwierzęce nie mają ściany.
10.Komórka roślinna, zwierzęca, grzybowa i bakteryjna - porównanie
Komórka bakteryjna: bez jądra (DNA leży w cytoplazmie), bez mitochondriów i innych organelli otoczonych błoną; ma ścianę komórkową, błonę, cytoplazmę i rybosomy; jest dużo mniejsza od pozostałych. Komórka roślinna: jądro, ściana z celulozy, chloroplasty (w zielonych częściach rośliny), duża wakuola. Komórka grzybowa: jądro, ściana z chityny, wakuole, brak chloroplastów. Komórka zwierzęca: jądro, brak ściany komórkowej, chloroplastów i dużej wakuoli, obecne lizosomy; często ma nieregularny kształt. Materiał zapasowy: skrobia u roślin, glikogen u zwierząt i grzybów.
11.Osmoza. Roztwór hipotoniczny, hipertoniczny i izotoniczny
Osmoza to przenikanie wody przez błonę półprzepuszczalną z roztworu o niższym stężeniu substancji rozpuszczonej do roztworu o stężeniu wyższym. Błona przepuszcza wodę, a zatrzymuje np. cukier i sól, więc woda „rozcieńcza” roztwór bardziej stężony. Roztwór wokół komórki porównuje się z jej wnętrzem: roztwór hipotoniczny ma stężenie niższe niż wnętrze komórki (woda wnika do komórki), roztwór hipertoniczny - wyższe (woda wypływa z komórki), roztwór izotoniczny - takie samo (tyle samo wody wpływa, ile wypływa). Osmoza nie wymaga od komórki zużycia energii.
12.Osmoza w komórce zwierzęcej i roślinnej
Komórka zwierzęca nie ma ściany komórkowej. W roztworze hipotonicznym (np. w wodzie destylowanej) pobiera wodę, pęcznieje i może pęknąć - tak pękają czerwone krwinki. W roztworze hipertonicznym traci wodę i się kurczy. Dlatego np. sól fizjologiczna podawana w kroplówce jest izotoniczna względem krwi. Komórka roślinna w roztworze hipotonicznym też pobiera wodę, ale sztywna ściana chroni ją przed pęknięciem: wakuola się powiększa, błona napiera na ścianę i komórka jest jędrna (ma turgor). W roztworze hipertonicznym traci wodę i jędrność - roślina więdnie.
13.Plazmoliza i deplazmoliza
Plazmoliza to odstawanie błony komórkowej wraz z cytoplazmą od ściany komórkowej w komórce roślinnej umieszczonej w roztworze hipertonicznym, np. w stężonym roztworze soli lub cukru. Woda wypływa z wakuoli na zewnątrz, wakuola się kurczy i wnętrze komórki zmniejsza objętość, a ściana zachowuje kształt. Deplazmoliza to proces odwrotny: po przeniesieniu komórki do wody lub roztworu hipotonicznego woda wnika do środka i błona znów przylega do ściany. Jest możliwa tylko w żywej komórce. Oba zjawiska dobrze widać pod mikroskopem w skórce czerwonej cebuli.
14.Właściwości wody i ich znaczenie dla organizmów
Woda to główny składnik komórek. Jest bardzo dobrym rozpuszczalnikiem, dlatego transportuje substancje (krew, soki roślinne) i jest środowiskiem reakcji chemicznych. Ma dużą pojemność cieplną - wolno się nagrzewa i stygnie, co chroni organizmy przed gwałtownymi zmianami temperatury. Parując, odbiera dużo ciepła, więc pocenie się i transpiracja chłodzą. Jej cząsteczki silnie się przyciągają, co umożliwia przewodzenie wody w roślinach i tworzy napięcie powierzchniowe. Lód ma mniejszą gęstość niż woda ciekła, więc zbiorniki zamarzają od góry i życie trwa pod lodem.
15.Węglowodany. Cukry proste: glukoza, ryboza, deoksyryboza
Węglowodany (cukry) to związki organiczne zbudowane z węgla, wodoru i tlenu. Dzielą się na cukry proste, dwucukry i wielocukry. Cukry proste są słodkie i dobrze rozpuszczają się w wodzie. Glukoza to podstawowe źródło energii dla komórek: powstaje w fotosyntezie, jest zużywana w oddychaniu, krąży we krwi, występuje w owocach i miodzie. Ryboza wchodzi w skład RNA, a deoksyryboza - w skład DNA (kwasu deoksyrybonukleinowego). Glukoza ma w cząsteczce 6 atomów węgla, ryboza i deoksyryboza - po 5. Cukrem prostym jest też fruktoza z owoców.
16.Dwucukry: sacharoza i laktoza
Dwucukry powstają z połączenia dwóch cząsteczek cukrów prostych; są słodkie i rozpuszczalne w wodzie. Sacharoza to cukier spożywczy otrzymywany z buraków cukrowych i trzciny cukrowej, zbudowana z glukozy i fruktozy. W tej postaci rośliny transportują cukry z liści do innych organów. Laktoza to cukier mleczny, zbudowana z glukozy i galaktozy; występuje w mleku ssaków i jest źródłem energii dla młodych. Przy nietolerancji laktozy organizm wytwarza za mało enzymu, który ją rozkłada (laktazy), i po mleku pojawiają się wzdęcia oraz bóle brzucha.
17.Wielocukry: skrobia, glikogen, celuloza, chityna
Wielocukry to długie łańcuchy złożone z wielu cząsteczek cukrów prostych; nie są słodkie i na ogół nie rozpuszczają się w zimnej wodzie. Skrobia - materiał zapasowy roślin (bulwy ziemniaka, ziarna zbóż, nasiona), zbudowana z glukozy. Glikogen - materiał zapasowy zwierząt i grzybów, też z glukozy; u człowieka gromadzi się w wątrobie i mięśniach. Celuloza - buduje ściany komórkowe roślin, również z glukozy; człowiek jej nie trawi, ale jako błonnik pobudza pracę jelit. Chityna - buduje ściany komórkowe grzybów i pancerzyki stawonogów (owadów, pajęczaków, skorupiaków).
18.Wykrywanie skrobi - płyn Lugola
Skrobię wykrywa się płynem Lugola, czyli roztworem jodu w wodnym roztworze jodku potasu. Płyn jest żółtobrunatny, a w obecności skrobi zmienia barwę na ciemnoniebieską (granatową, prawie czarną). Przykład doświadczenia: problem badawczy - „Czy bulwa ziemniaka zawiera skrobię?”. Próba badawcza: plasterek ziemniaka z kroplą płynu Lugola - pojawia się granatowe zabarwienie, więc skrobia jest obecna. Próby kontrolne: woda z płynem Lugola (barwa się nie zmienia) oraz kleik z mąki ziemniaczanej, czyli ze skrobi (granatowieje).
19.Białka i tłuszcze
Białka zbudowane są z aminokwasów połączonych w długie łańcuchy. To główny budulec organizmu (mięśnie, włosy, paznokcie), a także enzymy przyspieszające reakcje chemiczne, przeciwciała, hemoglobina przenosząca tlen i niektóre hormony, np. insulina. Dużo białka zawierają mięso, ryby, jaja, nabiał i nasiona roślin strączkowych. Tłuszcze (lipidy) nie rozpuszczają się w wodzie. Są skoncentrowanym źródłem i zapasem energii, budują błony komórkowe, chronią przed utratą ciepła i urazami, umożliwiają wchłanianie witamin A, D, E i K. Typowy tłuszcz składa się z glicerolu i kwasów tłuszczowych.
20.Kwasy nukleinowe i sole mineralne
Kwasy nukleinowe to DNA i RNA, zbudowane z nukleotydów. DNA (kwas deoksyrybonukleinowy) przechowuje informację genetyczną i przekazuje ją komórkom potomnym; ma postać podwójnej helisy i zawiera cukier deoksyrybozę. RNA (kwas rybonukleinowy) zawiera rybozę i uczestniczy w wytwarzaniu białek według zapisu w DNA. Sole mineralne to związki nieorganiczne pobierane z pokarmem i wodą: wapń i fosfor budują kości i zęby, żelazo wchodzi w skład hemoglobiny, jod jest potrzebny tarczycy, sód i potas umożliwiają pracę nerwów i mięśni, a magnez u roślin wchodzi w skład chlorofilu.
21.Fotosynteza
Fotosynteza to sposób odżywiania się roślin, glonów i części bakterii (samożywność): wytwarzanie związków organicznych ze związków nieorganicznych przy użyciu energii światła. Substraty: dwutlenek węgla (pobierany z powietrza przez aparaty szparkowe) i woda (pobierana przez korzenie). Produkty: glukoza i tlen. Warunki: światło i chlorofil (u roślin i glonów w chloroplastach). Intensywność fotosyntezy zależy od natężenia światła, temperatury, stężenia dwutlenku węgla i dostępu do wody. Można ją badać, licząc pęcherzyki tlenu wydzielane przez moczarkę kanadyjską w różnej odległości od lampy.
22.Oddychanie tlenowe
Oddychanie tlenowe to uwalnianie energii potrzebnej do życia z glukozy przy udziale tlenu. Substraty: glukoza i tlen. Produkty: dwutlenek węgla i woda oraz energia - część wykorzystuje komórka, część rozprasza się jako ciepło. Zachodzi w komórkach roślin, zwierząt, grzybów i wielu bakterii przez całą dobę; w komórkach z jądrem - głównie w mitochondriach. Daje dużo więcej energii niż fermentacja. Nie należy go mylić z wymianą gazową (pobieraniem tlenu i usuwaniem dwutlenku węgla, np. w płucach), która tylko dostarcza tlen komórkom.
23.Fermentacja alkoholowa i mlekowa
Fermentacja to uwalnianie energii z glukozy bez udziału tlenu; zachodzi w cytoplazmie i daje znacznie mniej energii niż oddychanie tlenowe. Fermentacja alkoholowa (drożdże): z glukozy powstają alkohol etylowy i dwutlenek węgla - dlatego ciasto drożdżowe rośnie. Fermentacja mlekowa (bakterie mlekowe, a także mięśnie człowieka przy dużym wysiłku): powstaje kwas mlekowy - tak powstają jogurt, kefir i kiszonki. Doświadczenie: na butelkę z drożdżami, ciepłą wodą i cukrem nakłada się balon, który napełnia się dwutlenkiem węgla; w próbie kontrolnej bez drożdży balon pozostaje pusty.
24.Klasyfikacja organizmów - zasady systemu
Klasyfikacja biologiczna to porządkowanie organizmów w grupy według podobieństwa i pokrewieństwa. System jest hierarchiczny: mniejsze grupy wchodzą w skład większych. U zwierząt jednostki od najmniejszej to: gatunek, rodzaj, rodzina, rząd, gromada, typ, królestwo; u roślin zamiast gromady jest klasa, a zamiast typu - gromada. Podstawową jednostką jest gatunek - grupa podobnych osobników, które mogą się krzyżować i wydawać płodne potomstwo. Gatunek ma dwuczłonową nazwę łacińską: nazwa rodzajowa i epitet gatunkowy, np. Homo sapiens. Zasadę tę wprowadził Karol Linneusz.
25.Pięć królestw organizmów
Bakterie - jednokomórkowe, bez jądra komórkowego. Protisty - mają jądro; jednokomórkowe, kolonijne lub wielokomórkowe o prostej budowie; samożywne (glony) albo cudzożywne (pantofelek, zarodziec malarii). Grzyby - cudzożywne, ze ścianą komórkową z chityny, jednokomórkowe (drożdże) albo wielokomórkowe zbudowane ze strzępek. Rośliny - wielokomórkowe, samożywne (fotosynteza), ze ścianą z celulozy i chloroplastami. Zwierzęta - wielokomórkowe, cudzożywne, bez ściany komórkowej, większość aktywnie się porusza. Wirusy nie należą do żadnego królestwa, bo nie są organizmami.
26.Wirusy - bezkomórkowe formy materii. Budowa wirusa
Wirus nie jest organizmem: nie ma budowy komórkowej, nie odżywia się, nie oddycha, nie rośnie i nie rozmnaża się samodzielnie. Namnaża się tylko we wnętrzu żywej komórki, którą zmusza do wytwarzania nowych wirusów - jest bezwzględnym pasożytem wewnątrzkomórkowym. Budowa: materiał genetyczny (DNA albo RNA) otoczony białkowym płaszczem - kapsydem; część wirusów ma też zewnętrzną osłonkę z tłuszczów i białek. Wirusy są dużo mniejsze od bakterii i nie widać ich w mikroskopie świetlnym. Atakują określone komórki, np. bakteriofagi - komórki bakterii. Antybiotyki na wirusy nie działają.
27.Grypa
Grypę wywołuje wirus grypy. Zakażenie szerzy się drogą kropelkową - z kropelkami wydzieliny podczas kaszlu, kichania i mówienia - oraz przez dotykanie ust, nosa i oczu rękami, na których jest wirus. Objawy pojawiają się nagle: wysoka gorączka, dreszcze, bóle mięśni i głowy, suchy kaszel, silne osłabienie. Groźne są powikłania, np. zapalenie płuc i mięśnia sercowego, dlatego chory powinien zostać w łóżku. Profilaktyka: szczepienie powtarzane co roku (wirus szybko się zmienia), częste mycie rąk, zasłanianie ust i nosa przy kaszlu, wietrzenie pomieszczeń, unikanie kontaktu z chorymi.
28.COVID-19
COVID-19 to choroba zakaźna wywoływana przez koronawirusa SARS-CoV-2. Szerzy się drogą kropelkową i przez drobne cząstki unoszące się w powietrzu zamkniętych, źle wietrzonych pomieszczeń, rzadziej przez skażone ręce. Objawy: gorączka, kaszel, zmęczenie, ból gardła i mięśni, duszność, czasem utrata węchu i smaku; zakażenie bywa też bezobjawowe, a ciężki przebieg z zapaleniem płuc częściej dotyczy osób starszych i przewlekle chorych. Profilaktyka: szczepienie, mycie i dezynfekcja rąk, wietrzenie pomieszczeń, zasłanianie ust i nosa, pozostanie w domu podczas choroby.
29.AIDS i wirus HIV
AIDS (zespół nabytego niedoboru odporności) to końcowe stadium zakażenia wirusem HIV. Wirus niszczy białe krwinki odpowiedzialne za odporność, więc po latach organizm przestaje bronić się przed zakażeniami i nowotworami. Drogi zakażenia: krew (wspólne igły i strzykawki, niesterylne narzędzia), kontakty płciowe oraz z matki na dziecko (ciąża, poród, karmienie piersią). HIV nie przenosi się przez podanie ręki, kaszel, wspólne naczynia ani ukłucia komarów. Szczepionki nie ma; profilaktyka to sterylny sprzęt i unikanie ryzykownych zachowań. Leki hamują namnażanie wirusa, ale go nie usuwają.
30.Wirusowe zapalenia wątroby: WZW A, WZW B, WZW C
WZW A (wirus HAV) szerzy się drogą pokarmową: przez brudne ręce, skażoną wodę i żywność - to „choroba brudnych rąk”. WZW B (HBV) i WZW C (HCV) przenoszą się przez krew (niesterylne igły i narzędzia, np. do tatuażu), a HBV także drogą płciową i z matki na dziecko. Objawy: osłabienie, brak apetytu, nudności, ból brzucha, ciemny mocz, żółtaczka; WZW B i C często długo nie dają objawów, a przewlekłe niszczą wątrobę. Profilaktyka: szczepienia przeciw WZW A i B, mycie rąk, sterylny sprzęt. Przeciw WZW C szczepionki nie ma.
31.Odra, ospa wietrzna, różyczka i świnka
To choroby wirusowe szerzące się drogą kropelkową i przez kontakt z chorym. Odra: wysoka gorączka, kaszel, katar, zapalenie spojówek i gruboplamista wysypka. Ospa wietrzna: swędzące pęcherzyki na skórze całego ciała, których nie wolno drapać. Różyczka: drobna wysypka i powiększone węzły chłonne; groźna dla kobiet w ciąży, bo może uszkodzić rozwijające się dziecko. Świnka: bolesny obrzęk ślinianek przyusznych i gorączka. Profilaktyka: szczepienia (skojarzona szczepionka przeciw odrze, śwince i różyczce, osobna przeciw ospie wietrznej) oraz izolowanie chorych.
32.Bakterie - występowanie, kształty i rozmnażanie przez podział
Bakterie to jednokomórkowe organizmy bez jądra komórkowego. Żyją wszędzie: w glebie, wodzie, powietrzu, na skórze i w jelitach zwierząt, w żywności, nawet w gorących źródłach. Mają różne kształty: kuliste ziarniaki, wydłużone pałeczki i laseczki, wygięte przecinkowce, skręcone śrubowce; tworzą też skupienia, np. dwoinki, paciorkowce i gronkowce. Rozmnażają się bezpłciowo przez podział komórki na dwie - w dobrych warunkach nawet co 20-30 minut, więc ich liczba rośnie bardzo szybko. Niekorzystne warunki (susza, wysoka temperatura) niektóre bakterie potrafią przetrwać jako przetrwalniki.
33.Odżywianie bakterii: heterotrofizm, fotoautotrofizm, chemoautotrofizm
Heterotrofizm (cudzożywność) to pobieranie gotowych związków organicznych. Większość bakterii to heterotrofy: saprobionty rozkładają martwą materię, pasożyty żyją kosztem innego organizmu, symbionty współpracują z nim (np. bakterie brodawkowe w korzeniach roślin motylkowych). Autotrofizm (samożywność) to wytwarzanie związków organicznych z nieorganicznych. Fotoautotrofizm korzysta z energii światła - tak odżywiają się sinice (fotosynteza). Chemoautotrofizm korzysta z energii uwalnianej podczas utleniania związków nieorganicznych, np. amoniaku - tak żyją bakterie nitryfikacyjne w glebie.
34.Oddychanie bakterii, fermentacja i denitryfikacja
Bakterie tlenowe oddychają tlenowo i potrzebują tlenu, beztlenowe żyją bez niego - dla części z nich, np. laseczki tężca, tlen jest zabójczy. Fermentacja to beztlenowe uwalnianie energii z cukrów: bakterie mlekowe wytwarzają kwas mlekowy, dzięki czemu mleko kwaśnieje, a kapusta się kisi. Denitryfikacja to oddychanie beztlenowe, w którym bakterie denitryfikacyjne zamiast tlenu zużywają azotany z gleby i przekształcają je w azot uwalniany do powietrza. Zachodzi w glebach podmokłych i zbitych, ubogich w tlen; zubaża glebę w azot dostępny dla roślin, ale jest ogniwem obiegu azotu.
35.Choroby bakteryjne: gruźlica, borelioza, tężec, salmonelloza
Gruźlica (prątek gruźlicy): droga kropelkowa; długotrwały kaszel, stany podgorączkowe, nocne poty, chudnięcie; chroni szczepienie noworodków. Borelioza (krętki przenoszone przez kleszcze): rumień wędrujący na skórze, później bóle stawów; chronią długie ubranie, środki odstraszające i szybkie usunięcie kleszcza. Tężec (laseczka tężca z gleby): zakażenie przez zabrudzoną ranę; bolesne skurcze mięśni, szczękościsk; chronią szczepienia. Salmonelloza (pałeczki Salmonella): skażona żywność, zwłaszcza surowe jaja i mięso; biegunka, wymioty, gorączka; chronią mycie rąk i obróbka cieplna.
36.Znaczenie bakterii w przyrodzie i dla człowieka. Antybiotyki
W przyrodzie bakterie rozkładają martwe szczątki (są destruentami) i przywracają pierwiastki do obiegu; bakterie brodawkowe wiążą azot z powietrza i wzbogacają glebę, a sinice wytwarzają tlen. Bakterie jelitowe człowieka wytwarzają witaminy (np. K) i hamują rozwój drobnoustrojów chorobotwórczych. Człowiek używa bakterii do wyrobu jogurtów, serów i kiszonek, w oczyszczalniach ścieków i do produkcji leków, np. insuliny. Bakterie wywołują też choroby i psują żywność. Choroby bakteryjne leczy się antybiotykami - tylko z przepisu lekarza i do końca zaleconej kuracji.
37.Malaria
Malarię wywołuje protist - zarodziec malarii, pasożyt krwi. Przenoszą go samice komarów widliszków: podczas ukłucia wprowadzają pasożyta do krwi człowieka. Zarodziec namnaża się najpierw w wątrobie, a potem w czerwonych krwinkach, które niszczy. Objawy: powtarzające się napady dreszczy i wysokiej gorączki z obfitymi potami, osłabienie, niedokrwistość. Choroba występuje głównie w strefie tropikalnej. Profilaktyka w podróży: leki przeciwmalaryczne przepisane przez lekarza, moskitiery, środki odstraszające komary, długie rękawy i nogawki po zmierzchu.
38.Toksoplazmoza
Toksoplazmozę wywołuje protist Toxoplasma gondii. Żywicielem ostatecznym pasożyta są koty - wydalają jego formy z kałem. Człowiek zakaża się, jedząc surowe lub niedogotowane mięso, nieumyte warzywa i owoce albo dotykając ust brudnymi rękami po kontakcie z ziemią, piaskownicą lub kocią kuwetą. U zdrowych osób zakażenie zwykle przebiega bezobjawowo albo jak lekkie przeziębienie z powiększonymi węzłami chłonnymi. Jest groźne w ciąży, bo pasożyt może uszkodzić rozwijające się dziecko, i dla osób z osłabioną odpornością. Profilaktyka: mycie rąk, warzyw i owoców, dokładna obróbka cieplna mięsa.
39.Grzyby - budowa, odżywianie i oddychanie
Grzyby są cudzożywne (heterotrofy): nie mają chloroplastów i nie przeprowadzają fotosyntezy. Ich komórki mają jądro, ścianę z chityny i materiał zapasowy glikogen. Grzyby jednokomórkowe to np. drożdże. Ciało grzybów wielokomórkowych tworzą nitkowate strzępki splecione w grzybnię; u grzybów kapeluszowych nad ziemię wyrasta owocnik (trzon i kapelusz), w którym powstają zarodniki. Grzyby wchłaniają pokarm całą powierzchnią strzępek: saprobionty z martwych szczątków, pasożyty z żywych organizmów, a symbionty współpracują np. z drzewami. Oddychają tlenowo; drożdże przeprowadzają też fermentację.
40.Rozmnażanie i znaczenie grzybów
Grzyby rozmnażają się przez zarodniki, drożdże też przez pączkowanie, a grzybnia przez podział na fragmenty. W przyrodzie rozkładają martwe szczątki, tworzą mikoryzę z korzeniami drzew i porosty z glonami. Człowiek używa drożdży do wypieku ciasta, pleśni do wyrobu serów i antybiotyku penicyliny; wiele gatunków jest jadalnych. Wywołują też grzybice, psują żywność. Niektóre są śmiertelnie trujące, np. muchomor zielonawy: zbiera się tylko gatunki znane na pewno, wątpliwy okaz ocenia klasyfikator grzybów w stacji sanitarno-epidemiologicznej, a przy podejrzeniu zatrucia od razu dzwoni się pod 112.
Notatka
Doświadczenie biologiczne: od pytania do wniosku
W obserwacji badacz niczego nie zmienia, tylko patrzy i notuje, np. liczy gatunki ptaków przylatujących do karmnika. W doświadczeniu celowo zmienia jeden czynnik i sprawdza skutek.
Kolejne kroki pokazuje badanie wpływu soli na komórki ziemniaka:
- problem badawczy - pytanie o zależność: „Czy roztwór soli kuchennej powoduje utratę wody przez komórki ziemniaka?”;
- hipoteza - przypuszczalna odpowiedź, zapisana przed doświadczeniem jako zdanie twierdzące: „Komórki ziemniaka w roztworze soli tracą wodę”;
- próba badawcza - słupki ziemniaka w wodzie z solą, czyli tam, gdzie działa badany czynnik;
- próba kontrolna - takie same słupki w wodzie bez soli;
- wynik - to, co zmierzono i zaobserwowano: po godzinie słupki z roztworu soli są wiotkie i lżejsze niż na początku, a słupki z wody pozostają jędrne;
- wniosek - odpowiedź na problem badawczy: roztwór soli powoduje utratę wody przez komórki ziemniaka, więc hipoteza się potwierdziła.
Bez próby kontrolnej nie dałoby się wykluczyć, że słupki wiotczeją od samego leżenia w naczyniu. Porównanie jest uczciwe tylko wtedy, gdy próby różnią się wyłącznie badanym czynnikiem: słupki pochodzą z tej samej bulwy, mają jednakową długość, leżą w takiej samej ilości cieczy, w tej samej temperaturze i przez ten sam czas. Pojedynczy słupek może być nietypowy, dlatego w każdej próbie używa się kilku i oblicza średnią. Masę przed doświadczeniem i po nim zapisuje się w tabeli, a różnice najlepiej widać na wykresie słupkowym.
Ważne
Wynik mówi, co zaobserwowano („słupki są lżejsze”), a wniosek - co z tego wynika dla problemu badawczego. Hipoteza obalona jest równie cenna jak potwierdzona, bo też daje odpowiedź na pytanie.
Od atomu do organizmu: organelle jako zgrany zespół
Budowa organizmu przypomina piramidę, w której każdy poziom składa się z elementów poziomu niższego: atomy tworzą cząsteczki (np. białka), cząsteczki - organelle (mitochondrium), organelle - komórkę mięśniową, komórki - tkankę mięśniową, tkanki - narząd (serce), narządy - układ krwionośny, a układy narządów - organizm. Życie zaczyna się na poziomie komórki: pojedyncza cząsteczka ani wyjęte z komórki organellum nie wykonują wszystkich czynności życiowych.
Organelle współpracują jak działy fabryki. Widać to na drodze enzymu trawiennego, który wytwarza i wydziela komórka trzustki:
- jądro komórkowe przechowuje w DNA przepis na białko; jego kopia w postaci RNA wychodzi przez pory otoczki jądrowej do cytoplazmy;
- rybosomy na siateczce śródplazmatycznej szorstkiej łączą aminokwasy w łańcuch białka zgodnie z tym przepisem;
- białko wędruje wnętrzem siateczki, a potem w pęcherzykach do aparatu Golgiego, który je przekształca, sortuje i pakuje;
- pęcherzyk z gotowym enzymem zlewa się z błoną komórkową i uwalnia zawartość poza komórkę.
Energii do tej pracy dostarczają mitochondria. Ich wewnętrzna błona jest silnie pofałdowana, co zwiększa powierzchnię, na której zachodzą reakcje oddychania tlenowego; w plemniku mitochondria skupiają się u nasady witki, której ruch zasilają. Lizosomy rozkładają zużyte części komórki na proste związki nadające się do ponownego użycia, a siateczka śródplazmatyczna gładka wytwarza tłuszcze potrzebne między innymi do budowy błon. Wszystkie organelle są zawieszone w cytoplazmie, przez którą substancje przemieszczają się od jednego do drugiego.
Komórka roślinna ma dodatkowo ścianę komórkową i dużą wakuolę, a w zielonych częściach rośliny także chloroplasty. Chloroplast nie zastępuje mitochondrium: w chloroplastach powstaje glukoza, a w mitochondriach tej samej komórki uwalniana jest z niej energia.
Cztery typy komórek, pięć królestw i zasady klasyfikacji
Typ komórki ustala się, zadając po kolei trzy pytania:
- Czy komórka ma jądro komórkowe? Jeśli nie, a DNA leży wprost w cytoplazmie, jest to komórka bakteryjna - zwykle wielokrotnie mniejsza od pozostałych i pozbawiona organelli otoczonych błoną.
- Czy komórka ma ścianę komórkową? Jądro bez ściany oznacza komórkę zwierzęcą, która dzięki temu łatwo zmienia kształt.
- Co oprócz ściany widać w komórce z jądrem? Duża wakuola i zielone chloroplasty wskazują komórkę roślinną (ściana z celulozy), a ściana z chityny przy braku chloroplastów - komórkę grzybową.
Sam brak chloroplastów nie wyklucza komórki roślinnej: nie mają ich np. komórki korzenia ani skórki łuski cebuli. Wtedy pomaga materiał zapasowy - skrobia u roślin, glikogen u grzybów i zwierząt.
Cechy komórki i sposób odżywiania decydują też o przynależności do królestwa:
- bakterie - komórka bez jądra;
- protisty - komórki z jądrem, ciało bez tkanek; grupa bardzo różnorodna, od ameby po wielokomórkowe glony;
- grzyby - ściana z chityny, cudzożywne: trawią pokarm na zewnątrz ciała i wchłaniają gotowe związki;
- rośliny - ściana z celulozy, wielokomórkowe i samożywne;
- zwierzęta - komórki bez ściany, wielokomórkowe i cudzożywne: pokarm zwykle zjadają i trawią wewnątrz ciała.
Wirusy nie mają komórki, więc nie należą do żadnego królestwa.
Wewnątrz królestw organizmy grupuje się według pokrewieństwa w coraz węższe jednostki, aż do rodzaju i gatunku. Im niższa wspólna jednostka, tym bliższe pokrewieństwo: dwa gatunki z jednego rodzaju są sobie bliższe niż gatunki z jednej rodziny, ale z różnych rodzajów. Widać to w dwuczłonowych nazwach łacińskich - dąb szypułkowy (Quercus robur) i dąb bezszypułkowy (Quercus petraea) mają wspólny pierwszy człon, czyli nazwę rodzaju. Nazwa łacińska jest jedna na całym świecie, więc uczeni z różnych krajów wiedzą, że mówią o tym samym gatunku.
Osmoza: dokąd płynie woda
Błona komórkowa przepuszcza cząsteczki wody, ale zatrzymuje wiele substancji w niej rozpuszczonych. Gdy stężenia po obu stronach błony są różne, woda przenika tam, gdzie substancji rozpuszczonej jest więcej, i płynie tak długo, aż stężenia się wyrównają albo powstrzyma ją np. sztywna ściana komórkowa. To osmoza - komórka nie zużywa na nią energii.
Zapamiętaj
Woda przenika w stronę roztworu o wyższym stężeniu. Nazwy hipotoniczny, hipertoniczny i izotoniczny opisują roztwór otaczający komórkę w porównaniu z jej wnętrzem.
Skutek zależy od tego, czy komórka ma ścianę komórkową:
- roztwór hipotoniczny (stężenie niższe niż w komórce) - woda wnika; komórka zwierzęca pęcznieje i może pęknąć, a roślinna staje się jędrna, bo ściana powstrzymuje dalsze pęcznienie;
- roztwór izotoniczny - tyle samo wody wnika, ile wypływa, więc objętość komórki się nie zmienia;
- roztwór hipertoniczny (stężenie wyższe niż w komórce) - woda wypływa; komórka zwierzęca się kurczy, a w roślinnej zachodzi plazmoliza: kurcząca się wakuola pociąga za sobą cytoplazmę i błonę, które odsuwają się od ściany.
Przeniesienie komórki do wody odwraca plazmolizę - zachodzi deplazmoliza. Udaje się to tylko w żywej komórce, bo po jej śmierci błona przestaje być wybiórczo przepuszczalna.
Osmoza tłumaczy wiele codziennych zjawisk. Zwiędnięta rzodkiewka włożona do zimnej wody znów jest jędrna. Plasterki ogórka posypane solą puszczają sok, a słupki ziemniaka w roztworze soli wiotczeją, bo otacza je roztwór hipertoniczny. Zbyt duża dawka nawozu sprawia, że roślina więdnie mimo wilgotnej gleby: roztwór glebowy staje się bardziej stężony niż wnętrze komórek korzenia. Solenie i zasypywanie cukrem utrwala żywność, ponieważ komórki drobnoustrojów tracą w takim otoczeniu wodę. Pantofelek żyjący w słodkiej wodzie, hipotonicznej wobec jego wnętrza, stale usuwa nadmiar wnikającej wody wodniczkami tętniącymi.
Woda, sole mineralne i związki organiczne
Woda rozpuszcza wiele substancji, dlatego reakcje w komórce zachodzą w roztworze. Ogrzewa się i stygnie powoli, więc organizm złożony głównie z wody nie przegrzewa się od razu na słońcu. Jej cząsteczki przyciągają się nawzajem, dzięki czemu słup wody w naczyniach drzewa się nie rozrywa. Największą gęstość ma w temperaturze około 4 stopni Celsjusza: taka woda opada na dno, a lód pływa po powierzchni i osłania głębiny przed mrozem.
Węglowodany porządkuje wielkość cząsteczki:
- cukry proste - glukoza, fruktoza i galaktoza mają po 6 atomów węgla i są paliwem komórek; ryboza (składnik RNA) i deoksyryboza (składnik DNA) mają po 5 atomów węgla;
- dwucukry - sacharoza (glukoza + fruktoza) i laktoza (glukoza + galaktoza); w jelicie są rozkładane na cukry proste;
- wielocukry - zapasowe skrobia i glikogen oraz budulcowe celuloza i chityna.
Skrobia i celuloza składają się z tej samej glukozy, lecz jej cząsteczki są połączone inaczej. Enzymy człowieka rozcinają łańcuchy skrobi, a celulozy nie, dlatego chleb dostarcza energii, a celuloza przechodzi przez jelita jako błonnik. Skrobia jest przy tym wygodnym zapasem: nie rozpuszcza się, więc nie podnosi stężenia roztworu w komórce i nie ściąga do niej wody.
Kropla płynu Lugola na ugotowanym ryżu lub kromce chleba granatowieje, a na kostce cukru i białku jaja pozostaje żółtobrunatna - odczynnik nie reaguje więc na każdy węglowodan. Badanych próbek się nie zjada.
Podobnie jak wielocukry, z powtarzających się cegiełek zbudowane są białka (z aminokwasów) i kwasy nukleinowe (z nukleotydów). Tłuszcze łańcuchami nie są: typowa cząsteczka to glicerol połączony z trzema kwasami tłuszczowymi, a gram tłuszczu magazynuje ponad dwa razy więcej energii niż gram cukru.
Sole mineralne występują w organizmie jako jony rozpuszczone w wodzie, które wpływają na stężenie płynów i osmozę, albo jako składnik twardych struktur, np. związki wapnia i fosforu w kościach.
Pokarm i energia: fotosynteza, oddychanie, fermentacja
Każdy organizm potrzebuje związków organicznych jako budulca i paliwa. Heterotrofy (organizmy cudzożywne) pobierają je gotowe, autotrofy (samożywne) wytwarzają je ze związków nieorganicznych. Taka produkcja wymaga energii: w fotoautotrofizmie pochodzi ona ze światła (rośliny, glony, sinice), w chemoautotrofizmie - z utleniania związków nieorganicznych, dlatego bakterie nitryfikacyjne są samożywne nawet w ciemnej glebie.
Fotosynteza i oddychanie tlenowe to procesy o przeciwnym kierunku:
- fotosynteza: dwutlenek węgla + woda → glukoza + tlen; zachodzi przy udziale światła i chlorofilu, a energia światła zostaje zmagazynowana w glukozie;
- oddychanie tlenowe: glukoza + tlen → dwutlenek węgla + woda; energia zmagazynowana w glukozie zostaje uwolniona na potrzeby komórki.
Ważne
Roślina oddycha przez całą dobę we wszystkich żywych komórkach, a fotosyntezę prowadzi tylko na świetle i tylko w komórkach z chloroplastami.
Fermentacja zachodzi bez tlenu i rozkłada glukozę tylko częściowo: w alkoholu etylowym lub kwasie mlekowym pozostaje dużo niewykorzystanej energii, stąd niewielki zysk dla komórki. W fermentacji alkoholowej powstaje dodatkowo dwutlenek węgla, w mlekowej gaz się nie wydziela. Bakterie denitryfikacyjne radzą sobie w glebie bez tlenu inaczej: oddychają beztlenowo, zużywając zamiast niego azotany, i uwalniają azot do powietrza (denitryfikacja).
Wpływ wybranego czynnika na intensywność fotosyntezy bada się, licząc pęcherzyki tlenu wydzielane przez roślinę wodną. Aby sprawdzić znaczenie dwutlenku węgla, jedną gałązkę moczarki umieszcza się w wodzie z dodatkiem sody oczyszczonej, która jest jego źródłem (próba badawcza), a drugą - w samej wodzie (próba kontrolna); światło i temperatura są w obu naczyniach takie same. Fotosynteza przyspiesza jednak tylko do pewnej granicy, bo dalej ogranicza ją niedobór innego czynnika, np. światła.
Wirusy, bakterie, protisty i grzyby: budowa a tryb życia
Wirus to materiał genetyczny (DNA albo RNA) w białkowym kapsydzie. Nie ma rybosomów ani własnej przemiany materii, więc poza komórką jest bierną cząstką. Namnażanie przebiega według wspólnego schematu: wirus przyłącza się do komórki, do której pasują białka jego powierzchni, wprowadza do niej materiał genetyczny, a komórka według tego zapisu wytwarza części nowych wirusów, które po złożeniu ją opuszczają, często ją niszcząc. Dlatego dany wirus atakuje tylko określone komórki (wirus grypy - nabłonek dróg oddechowych), a antybiotyki, które zakłócają np. budowę ściany komórkowej bakterii, nie mają w nim czego uszkodzić.
Bakterie są samodzielnymi organizmami: mają rybosomy, własną przemianę materii i rozmnażają się przez podział komórki. Przy podziale co 30 minut z jednej komórki po 5 godzinach powstaje ich ponad tysiąc, dlatego żywność zostawiona w cieple szybko się psuje. Chłód lodówki spowalnia podziały, ale bakterii nie zabija, a przetrwalniki niektórych gatunków wytrzymują nawet gotowanie.
Protisty mają już jądro komórkowe i najczęściej są pojedynczą komórką, która sama wykonuje wszystkie czynności życiowe.
Ciało wielokomórkowego grzyba to grzybnia - sieć cienkich strzępek przerastających podłoże. Strzępki wydzielają enzymy rozkładające pokarm na zewnątrz i całą powierzchnią wchłaniają powstałe proste związki, więc ich ogromna łączna powierzchnia zastępuje grzybowi układ pokarmowy. Zarodniki powstające w owocnikach roznosi wiatr. Razem z bakteriami grzyby są destruentami: rozkładają szczątki do związków nieorganicznych, z których znów korzystają rośliny. W poroście grzyb żyje w symbiozie z glonem - strzępki dostarczają wodę z solami mineralnymi, a glon cukry z fotosyntezy, dzięki czemu porosty zasiedlają nagie skały i korę drzew.
Grzyba trującego nie zdradza smak, zapach ani ślady żerowania ślimaków, dlatego zbiera się wyłącznie gatunki znane na pewno, a przy podejrzeniu zatrucia od razu dzwoni się pod 112, nie czekając na objawy.
Choroby zakaźne: droga zakażenia podpowiada profilaktykę
Sposób ochrony przed chorobą zakaźną wynika z drogi, którą zarazek - wirus, bakteria lub protist - dostaje się do organizmu:
- droga kropelkowa (grypa, COVID-19, odra, ospa wietrzna, różyczka, świnka, gruźlica) - chronią szczepienia, wietrzenie pomieszczeń, zasłanianie ust i nosa, mycie rąk i pozostanie chorego w domu;
- droga pokarmowa (WZW A, salmonelloza, toksoplazmoza) - chronią mycie rąk, warzyw i owoców, czysta woda oraz dokładna obróbka cieplna mięsa i jaj;
- krew (HIV, WZW B, WZW C), a przy HIV i WZW B także kontakty płciowe i zakażenie dziecka przez matkę - chronią sterylne narzędzia, nieużywanie cudzych igieł i unikanie ryzykownych zachowań;
- ukłucie zwierzęcia przenoszącego zarazek (borelioza - kleszcz, malaria - komar widliszek) - chronią ubranie zakrywające ciało, środki odstraszające, moskitiera i szybkie usunięcie kleszcza;
- zabrudzona rana (tężec) - przetrwalniki laseczki tężca z gleby rozwijają się w głębokiej ranie bez dostępu tlenu; chronią szczepienia, a taką ranę pokazuje się lekarzowi.
Przeciw HIV i WZW C szczepionki nie ma, dlatego tak ważne jest unikanie kontaktu z cudzą krwią; zakażenia te, podobnie jak WZW B, mogą latami nie dawać objawów i wykrywa je dopiero badanie krwi.
Malarię i toksoplazmozę wywołują protisty. Zarodziec malarii krąży między człowiekiem a komarem, więc choroba nie szerzy się przez dotyk ani kaszel, a napady gorączki powtarzają się, bo pasożyty co pewien czas równocześnie rozrywają czerwone krwinki. Pasożyt toksoplazmozy rozmnaża się płciowo w jelicie kota; jego formy z kocich odchodów trafiają do gleby i na warzywa, a z paszą także do mięśni zwierząt hodowlanych - stąd dwie drogi zakażenia: brudne ręce i niedogotowane mięso.
Ważne
Antybiotyki działają na bakterie, a na wirusy nie. Stosuje się je wyłącznie z zalecenia lekarza i do końca wyznaczonej kuracji - sięganie po nie na własną rękę i przerywanie leczenia sprzyja powstawaniu bakterii odpornych na leki.
Quizy w tym zestawie
50 pytań w 5 etapach
Odblokujesz je po dodaniu zestawu.
Sprawdzian do druku
Arkusz PDF z kluczem, punktacją i oceną
Pierwsze podejście. Klucz z punktacją i oceną jest na ostatniej stronie.
Pobierz sprawdzian (PDF)Znasz kogoś z klasy, komu się przyda? Podziel się zestawem
Podobne zestawy
36 fiszek uczy się 11
36 fiszek uczy się 5
36 fiszek uczy się 1
25 fiszek uczy się 4
32 fiszki
40 fiszek
