Wojewódzki Konkurs z Biologii (łódzkie) - chemizm życia, komórka i wirusy

1.Hierarchiczna organizacja budowy organizmów i czynności życiowe

Organizmy mają budowę hierarchiczną - prostsze elementy tworzą coraz bardziej złożone: atom, cząsteczka, organellum, komórka, tkanka, narząd (u roślin organ), układ narządów, organizm. Wyższe poziomy to populacja, biocenoza, ekosystem i biosfera. Każdy organizm wykonuje czynności życiowe: odżywianie (samożywne u roślin i glonów, cudzożywne u zwierząt i grzybów), oddychanie (tlenowe u większości organizmów albo fermentacja, np. u drożdży), rozmnażanie (bezpłciowe, np. podział bakterii, albo płciowe - z udziałem gamet) i wydalanie, czyli usuwanie zbędnych produktów przemiany materii.

2.Makroelementy i pierwiastki biogenne

Makroelementy to pierwiastki potrzebne w dużych ilościach: węgiel (C), wodór (H), tlen (O), azot (N), siarka (S), fosfor (P), sód (Na), wapń (Ca), magnez (Mg), potas (K) i chlor (Cl). Pierwiastki biogenne to sześć z nich: C, H, O, N, P, S - budują związki organiczne: białka, cukry, tłuszcze i kwasy nukleinowe. Wapń buduje kości i zęby, uczestniczy w krzepnięciu krwi i skurczu mięśni. Magnez wchodzi w skład chlorofilu i wpływa na pracę mięśni oraz nerwów. Sód i potas odpowiadają za przewodzenie impulsów nerwowych i gospodarkę wodną. Fosfor jest w DNA, RNA, ATP i kościach, siarka - w białkach.

3.Mikroelementy; skutki niedoboru i nadmiaru pierwiastków

Mikroelementy są niezbędne w bardzo małych ilościach. Żelazo (Fe) wchodzi w skład hemoglobiny przenoszącej tlen - niedobór powoduje anemię. Jod (I, dawniej oznaczany J) buduje hormony tarczycy - niedobór prowadzi do jej powiększenia (wola). Fluor (F) wzmacnia szkliwo zębów - niedobór sprzyja próchnicy, a nadmiar wywołuje fluorozę. Z makroelementów: niedobór wapnia osłabia kości (krzywica u dzieci, osteoporoza u dorosłych), niedobór magnezu powoduje skurcze mięśni, nadmiar sodu sprzyja nadciśnieniu. U roślin brak magnezu, azotu lub żelaza powoduje chlorozę - żółknięcie liści.

4.Właściwości wody; sole mineralne

Cząsteczka wody jest polarna, a cząsteczki łączą się ze sobą wiązaniami wodorowymi. Dlatego woda jest dobrym rozpuszczalnikiem i środowiskiem reakcji, transportuje substancje (krew, soki roślin), ma duże ciepło właściwe (wolno się nagrzewa i stygnie, więc stabilizuje temperaturę) i duże ciepło parowania (pot chłodzi ciało). Największą gęstość ma w 4°C - lód jest lżejszy, pływa i chroni życie w zbiorniku. Sole mineralne występują głównie jako jony: budują kości i zęby, regulują ciśnienie osmotyczne i pH płynów ustrojowych, umożliwiają pracę nerwów i mięśni.

5.Cukry proste: glukoza, fruktoza, ryboza i deoksyryboza

Cukry (węglowodany) zbudowane są z węgla, wodoru i tlenu. Klasyfikacja cukrów: cukry proste, dwucukry i wielocukry. Cukry proste są słodkie i dobrze rozpuszczają się w wodzie. Glukoza i fruktoza to heksozy - mają 6 atomów węgla i wzór $\ce{C6H12O6}$. Glukoza, główne źródło energii komórek, ma grupę aldehydową (aldoza), a fruktoza, cukier owoców i miodu, grupę ketonową (ketoza). Ryboza ($\ce{C5H10O5}$) i deoksyryboza ($\ce{C5H10O4}$) to pentozy - mają 5 atomów węgla. Ryboza wchodzi w skład RNA i ATP, a deoksyryboza - DNA; deoksyryboza ma o jeden atom tlenu mniej.

6.Dwucukry i wielocukry; wiązanie glikozydowe; błonnik

Cząsteczki cukrów prostych (monomery) łączą się wiązaniem glikozydowym. Dwucukry: sacharoza (glukoza + fruktoza), laktoza (glukoza + galaktoza; cukier mleka), maltoza (dwie cząsteczki glukozy). Wielocukry z wielu cząsteczek glukozy: skrobia - materiał zapasowy roślin, glikogen - zapasowy zwierząt i grzybów (wątroba, mięśnie), celuloza - budulec ścian komórkowych roślin. Chityna buduje ściany komórek grzybów i pancerze stawonogów. Wielocukry nie są słodkie. Błonnik (głównie celuloza) nie jest trawiony przez człowieka, ale pobudza pracę jelit i daje uczucie sytości.

7.Tłuszcze (lipidy): budowa, wiązanie estrowe, podział; cholesterol

Tłuszcze właściwe to estry glicerolu i kwasów tłuszczowych: glicerol łączy się wiązaniami estrowymi z trzema kwasami tłuszczowymi. Nie rozpuszczają się w wodzie. Tłuszcze nasycone (bez wiązań podwójnych między atomami węgla) są zwykle stałe i zwierzęce, np. masło, a nienasycone (z takimi wiązaniami) - zwykle ciekłe, np. oleje roślinne i tran. Tłuszcze to zapas energii, izolacja cieplna i rozpuszczalnik witamin A, D, E, K. Cholesterol wchodzi w skład błon komórek zwierzęcych, powstają z niego hormony płciowe, witamina D i kwasy żółciowe; jego nadmiar we krwi sprzyja miażdżycy.

8.Białka: aminokwasy, wiązanie peptydowe, peptydy

Monomerami białek są aminokwasy (20 rodzajów); każdy ma grupę aminową ($\ce{-NH2}$), grupę karboksylową ($\ce{-COOH}$) i inny łańcuch boczny. Grupa karboksylowa jednego aminokwasu łączy się z grupą aminową drugiego wiązaniem peptydowym i odłącza się cząsteczka wody. Dwa aminokwasy tworzą dipeptyd, trzy - tripeptyd, wiele - polipeptyd. W łańcuchu wiązań peptydowych jest o jedno mniej niż aminokwasów, a aminokwasy w peptydzie rozpoznaje się po łańcuchach bocznych. Białka proste zawierają tylko aminokwasy, złożone - także część niebiałkową (np. hem w hemoglobinie).

9.Kwasy nukleinowe: DNA i RNA

Monomerami kwasów nukleinowych są nukleotydy. Nukleotyd to cukier (pentoza), reszta fosforanowa i zasada azotowa. DNA (kwas deoksyrybonukleinowy) zawiera deoksyrybozę i zasady: adeninę (A), tyminę (T), guaninę (G) i cytozynę (C). Tworzy podwójną helisę: dwie nici łączą się wiązaniami wodorowymi zgodnie z zasadą komplementarności - A z T, G z C. DNA przechowuje informację genetyczną. RNA (kwas rybonukleinowy) zawiera rybozę, a zamiast tyminy uracyl (U); jest zwykle jednoniciowy i uczestniczy w wytwarzaniu białek. W nici nukleotydy łączą się przez cukier i resztę fosforanową.

10.Wykrywanie skrobi i cukrów prostych

Skrobię wykrywa płyn Lugola (roztwór jodu w jodku potasu): w jej obecności żółtobrunatny płyn zmienia barwę na granatową, np. na przekrojonym ziemniaku, mące lub chlebie. Cukry proste, np. glukozę i fruktozę, wykrywa odczynnik Fehlinga albo Benedicta - niebieski roztwór ze związkiem miedzi(II). Po dodaniu go do próbki i ogrzaniu w łaźni wodnej pojawia się ceglastoczerwony osad. Tak reagują cukry redukujące; sacharoza i skrobia nie dają takiego osadu. Wynik porównuje się z próbą kontrolną, np. z samą wodą. Ogrzewanie i odczynniki żrące obsługuje nauczyciel.

11.Wykrywanie białek i tłuszczów

Białka wykrywa reakcja biuretowa: do próbki, np. roztworu białka jaja kurzego albo mleka, dodaje się roztwór wodorotlenku sodu i kilka kropli roztworu siarczanu(VI) miedzi(II). Fioletowe zabarwienie świadczy o obecności białka (reakcja wykrywa wiązania peptydowe). W reakcji ksantoproteinowej stężony kwas azotowy(V) barwi białko na żółto - pokaz wykonuje tylko nauczyciel, bo kwas jest silnie żrący. Tłuszcz wykrywa się prosto: zostawia na bibule tłustą, prześwitującą plamę, która nie wysycha, podczas gdy plama po wodzie znika. Barwnik Sudan III barwi tłuszcze na pomarańczowoczerwono.

12.Witaminy rozpuszczalne w tłuszczach: A, D, E, K

Witamina A: prawidłowe widzenie, zdrowa skóra i błony śluzowe; źródła - wątroba, masło, jaja, a w marchwi jej prowitamina (beta-karoten); niedobór - kurza ślepota. Witamina D: wchłanianie wapnia i budowa kości; powstaje w skórze pod wpływem słońca, jest w tłustych rybach i tranie; niedobór - krzywica u dzieci. Witamina E: przeciwutleniacz chroniący komórki; oleje roślinne, orzechy; niedobór (rzadki) - osłabienie mięśni. Witamina K: krzepnięcie krwi; zielone warzywa liściaste, wytwarzają ją też bakterie jelitowe; niedobór - zaburzenia krzepnięcia, krwawienia.

13.Witaminy rozpuszczalne w wodzie: C, B1 i B2

W wodzie rozpuszczają się witamina C i witaminy z grupy B; ich nadmiar jest zwykle usuwany z moczem. Witamina C: wytwarzanie kolagenu, odporność, lepsze wchłanianie żelaza; źródła - papryka, natka pietruszki, czarna porzeczka, cytrusy; niedobór - szkorbut (krwawienie dziąseł). Witamina B1: praca układu nerwowego i przemiany cukrów; pełne ziarna zbóż, wieprzowina, rośliny strączkowe; niedobór - choroba beri-beri (zaburzenia nerwowe, osłabienie mięśni). Witamina B2: uzyskiwanie energii z pokarmu, zdrowa skóra i oczy; mleko, jaja, wątroba; niedobór - pękanie kącików ust (zajady).

14.Witaminy B6, B12 i kwas foliowy; niedobór i nadmiar witamin

Witamina B6: przemiany białek i praca układu nerwowego; mięso, ryby, banany; niedobór - zmiany skórne, zaburzenia nerwowe. Witamina B12: powstawanie czerwonych krwinek i praca nerwów; niemal wyłącznie produkty zwierzęce (mięso, jaja, mleko); niedobór - anemia. Kwas foliowy: podziały komórek i powstawanie krwinek; zielone warzywa liściaste, rośliny strączkowe; niedobór - anemia, a w ciąży wady cewy nerwowej płodu. Niedobór witaminy to hipowitaminoza, brak - awitaminoza, nadmiar - hiperwitaminoza (grozi głównie przy A i D). Preparaty witaminowe stosuje się według zaleceń lekarza.

15.Metabolizm: procesy anaboliczne i kataboliczne; ATP - budowa i funkcje

Metabolizm to wszystkie reakcje chemiczne w organizmie. Procesy anaboliczne (anabolizm) to synteza związków złożonych z prostych; wymagają energii, np. fotosynteza, synteza białek. Procesy kataboliczne (katabolizm) to rozkład związków złożonych na proste; uwalniają energię, np. oddychanie tlenowe, fermentacja. Energię między nimi przenosi ATP (adenozynotrifosforan) - nukleotyd z adeniny, rybozy i trzech reszt fosforanowych. Odłączenie ostatniej reszty daje ADP i porcję energii, np. na skurcz mięśni i transport aktywny. W oddychaniu z ADP odtwarza się ATP.

16.Enzymy: budowa, działanie i swoistość

Enzymy to niemal zawsze białka, które działają jak biologiczne katalizatory: przyspieszają reakcje chemiczne w komórkach, obniżając energię potrzebną do ich rozpoczęcia (energię aktywacji). Same się przy tym nie zużywają - jedna cząsteczka enzymu działa wiele razy. Enzym ma centrum aktywne - zagłębienie, do którego pasuje substrat. Powstaje kompleks enzym-substrat, substrat zmienia się w produkt, a enzym się uwalnia. Enzymy są swoiste: dany enzym działa na określony substrat, np. amylaza rozkłada skrobię, pepsyna - białka, lipaza - tłuszcze, katalaza - nadtlenek wodoru.

17.Enzymy: wpływ temperatury i pH; inhibicja kompetycyjna i niekompetycyjna

Enzym działa najszybciej w optymalnej temperaturze (u człowieka ok. 37°C) i pH. Ogrzewanie przyspiesza reakcję, ale w zbyt wysokiej temperaturze białko enzymu ulega denaturacji: traci kształt centrum aktywnego i przestaje działać. Niska temperatura tylko spowalnia enzym. Optimum pH: pepsyna (żołądek) ok. 2, amylaza ślinowa ok. 7, trypsyna (jelito) ok. 8. W inhibicji kompetycyjnej inhibitor (substancja hamująca enzym) jest podobny do substratu i zajmuje centrum aktywne - konkuruje z substratem. W inhibicji niekompetycyjnej przyłącza się poza centrum aktywnym i zmienia jego kształt.

18.Fotosynteza - istota, substraty, produkty i warunki

Fotosynteza to wytwarzanie glukozy z ditlenku węgla i wody przy użyciu energii światła. Jest odżywianiem samożywnym roślin, glonów i sinic oraz procesem anabolicznym. Substraty: ditlenek węgla (z powietrza, przez aparaty szparkowe) i woda (z gleby, przez korzenie). Produkty: glukoza i tlen. Warunki: światło oraz chlorofil - zielony barwnik pochłaniający światło. Równanie: $\ce{6CO2 + 6H2O ->[światło][chlorofil] C6H12O6 + 6O2}$. Glukoza jest dla rośliny źródłem energii i materiałem do budowy innych związków, a jej nadmiar zamienia się w skrobię. Tlen uwalnia się do atmosfery.

19.Fotosynteza: lokalizacja i etapy (faza jasna i faza ciemna)

U roślin i glonów fotosynteza zachodzi w chloroplastach. Chloroplast otaczają dwie błony; wewnątrz są tylakoidy - spłaszczone pęcherzyki z chlorofilem, ułożone w stosy (grana) - oraz płynna stroma. Faza jasna (zależna od światła) przebiega w błonach tylakoidów: chlorofil pochłania energię światła, woda ulega rozkładowi, uwalnia się tlen, powstają ATP i NADPH (przenośnik wodoru). Faza ciemna (niezależna od światła, cykl Calvina) przebiega w stromie: ditlenek węgla jest przyłączany i przekształcany w cukier przy użyciu ATP i NADPH z fazy jasnej. Tlen z fotosyntezy pochodzi więc z wody.

20.Czynniki wpływające na intensywność fotosyntezy; etiolacja

Intensywność fotosyntezy zależy m.in. od światła, stężenia ditlenku węgla i temperatury. Gdy rośnie natężenie światła albo stężenie ditlenku węgla, fotosynteza przyspiesza, ale tylko do pewnej granicy. Temperatura działa przez enzymy: zbyt niska spowalnia proces, a zbyt wysoka go hamuje. Doświadczenie: gałązkę moczarki kanadyjskiej w wodzie oświetla się lampą i liczy pęcherzyki tlenu na minutę, zmieniając jeden czynnik, np. odległość lampy. Etiolacja to zmiany u roślin rosnących bez światła: są żółtawe (bez chlorofilu), mają długie, wiotkie pędy i drobne liście.

21.Oddychanie tlenowe

Oddychanie tlenowe to rozkład glukozy z udziałem tlenu do ditlenku węgla i wody; uwolniona energia jest gromadzona w ATP. To proces kataboliczny, zachodzący u większości organizmów całą dobę - także u roślin. Równanie: $\ce{C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O}$ + energia. Etapy w komórce eukariotycznej: glikoliza w cytozolu (rozpad glukozy na pirogronian), potem w mitochondrium reakcja pomostowa, cykl Krebsa i łańcuch oddechowy na grzebieniach błony wewnętrznej, gdzie zużywa się tlen i powstaje najwięcej ATP. Zysk energetyczny to około 30 cząsteczek ATP z cząsteczki glukozy (dawniej podawano 36-38).

22.Fermentacja mleczanowa i alkoholowa

Fermentacja to beztlenowy rozkład glukozy zachodzący w cytozolu. Daje mało energii - zysk to tylko 2 cząsteczki ATP z cząsteczki glukozy, bo produkty nadal zawierają dużo energii. Fermentacja mleczanowa (mlekowa): glukoza → kwas mlekowy, $\ce{C6H12O6 -> 2C3H6O3}$. Prowadzą ją bakterie mlekowe, a przy niedoborze tlenu także komórki mięśni podczas intensywnego wysiłku. Fermentacja alkoholowa: glukoza → etanol + ditlenek węgla, $\ce{C6H12O6 -> 2C2H5OH + 2CO2}$. Prowadzą ją drożdże. Obie zaczynają się glikolizą, tak jak oddychanie tlenowe, ale nie wymagają tlenu ani mitochondriów.

23.Znaczenie fermentacji; doświadczenie z drożdżami

Fermentację mleczanową wykorzystuje się do wyrobu jogurtu, kefiru, zsiadłego mleka i serów oraz do kiszenia kapusty i ogórków - kwas mlekowy konserwuje żywność. Fermentacja alkoholowa służy do wypieku pieczywa (pęcherzyki ditlenku węgla spulchniają ciasto) oraz do wyrobu wina i piwa. Doświadczenie: do butelki wlewa się letnią wodę z cukrem i drożdżami, a na szyjkę zakłada balon - po pewnym czasie balon się napełnia. Próba kontrolna to taki sam zestaw bez drożdży. Gaz doprowadzony rurką do wody wapiennej powoduje jej zmętnienie, co dowodzi, że drożdże wydzielają ditlenek węgla.

24.Komórka prokariotyczna (bakterii) i komórki eukariotyczne

Wspólne elementy komórek to błona komórkowa, cytozol (płynne wypełnienie komórki), rybosomy i DNA. Komórka bakterii jest prokariotyczna: nie ma jądra komórkowego - koliste DNA leży w cytozolu, w obszarze zwanym nukleoidem. Nie ma też organelli otoczonych błoną: mitochondriów, chloroplastów, siateczki ani aparatu Golgiego. Ma ścianę komórkową z mureiny, często otoczkę śluzową, wici oraz plazmidy - małe koliste cząsteczki DNA. Jest zwykle dużo mniejsza od komórek eukariotycznych. Komórki roślin, zwierząt, grzybów i protistów są eukariotyczne: mają jądro komórkowe i organelle błoniaste.

25.Komórki roślin, zwierząt, grzybów i protistów - porównanie

Komórka roślinna: ściana komórkowa z celulozy, plastydy (np. chloroplasty), duża wakuola; materiał zapasowy - skrobia. Komórka zwierzęca: brak ściany komórkowej, plastydów i dużej wakuoli, na błonie glikokaliks; materiał zapasowy - glikogen. Komórka grzybowa: ściana komórkowa z chityny, brak plastydów, wakuole; materiał zapasowy - glikogen. Protisty są różnorodne: zwierzęce (ameba, pantofelek) nie mają ściany i często mają wodniczki tętniące, a roślinopodobne (glony) mają chloroplasty i często ścianę komórkową.

26.Jądro komórkowe i DNA w komórce: chromatyna, chromosom, DNA jądrowe i pozajądrowe

Jądro komórkowe otacza otoczka jądrowa z dwóch błon z porami; wewnątrz jest jąderko (powstają w nim składniki rybosomów) i chromatyna. Jądro przechowuje DNA i steruje pracą komórki. Chromatyna to nici DNA nawinięte na białka - luźna postać widoczna w interfazie. Na początku podziału chromatyna skręca się w chromosomy; chromosom po podwojeniu DNA ma dwie chromatydy siostrzane połączone centromerem. DNA jądrowe to większość DNA komórki eukariotycznej. DNA pozajądrowe to koliste cząsteczki w mitochondriach i chloroplastach. U bakterii DNA nie jest otoczone błoną - tworzy nukleoid i plazmidy.

27.Mitochondrium i plastydy: chloroplasty, amyloplasty, chromoplasty

Mitochondrium to centrum energetyczne komórki: zachodzi w nim oddychanie tlenowe i powstaje ATP. Ma dwie błony; wewnętrzna jest pofałdowana w grzebienie, co zwiększa jej powierzchnię. Plastydy występują u roślin i glonów. Chloroplasty zawierają chlorofil i prowadzą fotosyntezę; są w zielonych częściach rośliny - nie ma ich np. w komórkach korzenia. Amyloplasty to bezbarwne plastydy magazynujące skrobię, np. w bulwie ziemniaka. Chromoplasty zawierają żółte, pomarańczowe i czerwone barwniki - nadają barwę kwiatom i owocom. Mitochondria i plastydy mają własne DNA.

28.Rybosomy, siateczka śródplazmatyczna szorstka (RER) i gładka (SER), aparat Golgiego

Rybosomy to drobne ziarenka z rRNA i białek, które wytwarzają białka. Nie mają błony i występują w komórkach wszystkich organizmów, także bakterii. Siateczka śródplazmatyczna to sieć błoniastych kanalików i cystern połączona z otoczką jądrową. Siateczka szorstka (RER) ma na powierzchni rybosomy: powstają na niej białka, które są transportowane dalej. Siateczka gładka (SER) nie ma rybosomów: wytwarza lipidy i unieszkodliwia trucizny, np. w wątrobie. Aparat Golgiego to stos spłaszczonych cystern: modyfikuje, sortuje i pakuje białka w pęcherzyki, które wędrują m.in. do błony komórkowej.

29.Lizosomy, peroksysomy, wakuola i ściana komórkowa

Lizosomy to pęcherzyki z enzymami trawiennymi: trawią pobrane cząstki, bakterie i zużyte organelle; występują głównie w komórkach zwierzęcych. Peroksysomy to pęcherzyki z enzymami utleniającymi; ich katalaza rozkłada nadtlenek wodoru na wodę i tlen. Wakuola w komórce roślinnej jest duża, otoczona błoną zwaną tonoplastem i wypełniona sokiem komórkowym: magazynuje wodę, barwniki i zbędne produkty, utrzymuje jędrność komórki (turgor). Ściana komórkowa leży na zewnątrz błony komórkowej: nadaje kształt i chroni komórkę, jest przepuszczalna; u roślin z celulozy, u grzybów z chityny.

30.Błona komórkowa: model płynnej mozaiki; glikokaliks

Błona komórkowa oddziela komórkę od otoczenia i jest wybiórczo przepuszczalna. W modelu płynnej mozaiki tworzy ją podwójna warstwa fosfolipidów, w której zanurzone są ruchome białka (kanałowe, nośnikowe, receptorowe). Błony komórek zwierzęcych stabilizuje cholesterol. Wzrost temperatury zwiększa płynność błony, spadek ją usztywnia; więcej nienasyconych kwasów tłuszczowych to błona płynniejsza. Glikokaliks to warstwa cukrów połączonych z białkami i lipidami na powierzchni komórek zwierzęcych: chroni i umożliwia rozpoznawanie się komórek; komórki roślin i grzybów go nie mają.

31.Transport przez błonę: dyfuzja prosta i wspomagana, transport aktywny, endocytoza i egzocytoza

Transport bierny zachodzi zgodnie z różnicą stężeń (od wyższego stężenia do niższego) i nie wymaga energii. Dyfuzja prosta: małe cząsteczki, np. tlen i ditlenek węgla, przenikają przez dwuwarstwę lipidową. Dyfuzja wspomagana: np. glukoza i jony przechodzą przez białka kanałowe lub nośnikowe. Transport aktywny przebiega wbrew różnicy stężeń, wymaga białek nośnikowych i energii z ATP, np. pompa sodowo-potasowa. Duże cząstki przenoszone są w pęcherzykach: endocytoza to pobieranie do komórki (fagocytoza - cząstek stałych, pinocytoza - płynu), egzocytoza - wydzielanie na zewnątrz.

32.Osmoza; roztwór hipotoniczny, izotoniczny i hipertoniczny

Osmoza to przenikanie wody przez błonę półprzepuszczalną z roztworu o niższym stężeniu do roztworu o wyższym stężeniu. Roztwór hipotoniczny (hipoosmotyczny) ma stężenie niższe niż wnętrze komórki - woda wnika do komórki: zwierzęca pęcznieje i może pęknąć, roślinna staje się jędrna (rośnie turgor), a przed pęknięciem chroni ją ściana komórkowa. Roztwór izotoniczny (izoosmotyczny) ma takie samo stężenie - ilość wody w komórce się nie zmienia. Roztwór hipertoniczny (hiperosmotyczny) ma stężenie wyższe - woda wypływa z komórki: zwierzęca się kurczy, a w roślinnej zachodzi plazmoliza.

33.Plazmoliza i deplazmoliza; rola tonoplastu

Plazmoliza to odstawanie protoplastu (żywej zawartości komórki) od ściany komórkowej w komórce roślinnej w roztworze hipertonicznym: woda wypływa z wakuoli, która się kurczy, a turgor spada. Deplazmoliza to proces odwrotny - po przeniesieniu komórki do wody woda wraca do wakuoli i protoplast znów przylega do ściany. W osmozie uczestniczą dwie błony półprzepuszczalne: błona komórkowa i tonoplast otaczający wakuolę. Doświadczenie: skórkę czerwonej cebuli ogląda się pod mikroskopem w kropli wody, potem dodaje roztwór soli kuchennej (plazmoliza), na koniec przepłukuje wodą (deplazmoliza).

34.Cykl komórkowy; interfaza: faza G1, faza S i faza G2

Cykl komórkowy to okres życia komórki od jej powstania do końca jej własnego podziału. Składa się z interfazy i fazy M, czyli podziału jądra (mitozy) i cytoplazmy (cytokinezy). Interfaza trwa najdłużej. Faza G1: komórka rośnie, wytwarza białka i organelle. Faza S: replikacja DNA - ilość DNA się podwaja i odtąd każdy chromosom składa się z dwóch chromatyd siostrzanych; liczba chromosomów się nie zmienia. Faza G2: dalszy wzrost i przygotowanie do podziału. Komórki, które przestają się dzielić, np. nerwowe, przechodzą w stan spoczynku - fazę G0.

35.Mitoza: profaza, metafaza, anafaza, telofaza

Mitoza to podział jądra, po którym powstają dwie komórki potomne o takiej samej liczbie chromosomów jak komórka macierzysta (z 2n powstają 2n). Profaza: chromatyna skręca się w chromosomy, zanika otoczka jądrowa i jąderko, tworzy się wrzeciono podziałowe. Metafaza: chromosomy ustawiają się w płaszczyźnie równikowej komórki. Anafaza: chromatydy siostrzane rozdzielają się i wędrują do przeciwległych biegunów. Telofaza: wokół chromosomów odtwarzają się otoczki jądrowe. Potem następuje cytokineza. Znaczenie: wzrost organizmu, regeneracja i gojenie ran, rozmnażanie bezpłciowe.

36.Mejoza; haplonty i diplonty

Mejoza to dwa kolejne podziały (I i II), każdy z profazą, metafazą, anafazą i telofazą. Z komórki diploidalnej (2n) powstają cztery haploidalne (n), różne genetycznie. W profazie I chromosomy homologiczne łączą się w pary i wymieniają odcinki (crossing-over). W anafazie I rozchodzą się całe chromosomy (liczba maleje o połowę), w anafazie II - chromatydy. Mejoza zapewnia zmienność i stałą liczbę chromosomów w pokoleniach. U diplontów (np. zwierząt) ciało jest 2n, a mejoza tworzy gamety. U haplontów (np. niektórych glonów) ciało jest n, mejozie ulega zygota, a gamety powstają w mitozie.

37.Wirusy: budowa; dlaczego nie są organizmami

Wirusy nie mają budowy komórkowej - nie mają błony komórkowej, cytozolu ani rybosomów. Cząstka wirusa (wirion) składa się z kwasu nukleinowego (DNA albo RNA) i białkowego płaszcza - kapsydu; niektóre wirusy, np. grypy i HIV, mają dodatkowo osłonkę lipidową z białkami. Są zwykle dużo mniejsze od bakterii. Wirusy nie są organizmami, bo same nie wykazują czynności życiowych: nie odżywiają się, nie oddychają, nie rosną i nie rozmnażają się samodzielnie. Namnażają się tylko w żywej komórce gospodarza, wykorzystując jej rybosomy, enzymy i energię - są bezwzględnymi pasożytami wewnątrzkomórkowymi.

38.Bakteriofag; cykl lityczny i cykl lizogeniczny

Bakteriofag (fag) to wirus atakujący bakterie. Typowy fag ma główkę (białkowy kapsyd z DNA), ogonek oraz płytkę podstawową z włókienkami, którymi przyczepia się do bakterii. Cykl lityczny: fag przyłącza się do komórki i wstrzykuje do niej swoje DNA, komórka wytwarza kopie DNA i białka wirusa, z których składają się nowe fagi, po czym komórka pęka (liza) i je uwalnia. Cykl lizogeniczny: DNA faga wbudowuje się w DNA bakterii jako profag i jest powielane razem z nim przy każdym podziale komórki, nie niszcząc jej. Pod wpływem bodźca (np. UV) profag może przejść w cykl lityczny.

39.Choroby wirusowe człowieka: grypa, odra, świnka, różyczka, ospa wietrzna - drogi rozprzestrzeniania

Grypa, odra, świnka, różyczka i ospa wietrzna szerzą się głównie drogą kropelkową (kaszel, kichanie). Grypa: wysoka gorączka, bóle mięśni, kaszel; szczepienie powtarza się co roku, bo wirus szybko się zmienia. Odra: gorączka i plamista wysypka. Świnka: bolesny obrzęk ślinianek przyusznych. Różyczka: drobna wysypka i powiększone węzły chłonne; jest groźna dla płodu, gdy zachoruje kobieta w ciąży. Ospa wietrzna: swędząca wysypka z pęcherzykami. Przed odrą, świnką i różyczką chroni szczepionka skojarzona, jest też szczepionka przeciw ospie wietrznej. Leczenie zaleca lekarz.

40.AIDS i profilaktyka chorób wirusowych

AIDS (zespół nabytego niedoboru odporności) wywołuje wirus HIV, który niszczy limfocyty T i osłabia odporność. HIV przenosi się przez krew (np. wspólne igły, niesterylne narzędzia), kontakty płciowe oraz z matki na dziecko. Nie przenosi się przez podanie ręki, kaszel ani ukąszenia komarów. Szczepionki przeciw HIV nie ma; zakażenie kontroluje się lekami pod opieką lekarza. Profilaktyka chorób wirusowych: szczepienia ochronne, mycie rąk, zasłanianie ust przy kaszlu, unikanie kontaktu z chorymi, używanie sterylnego sprzętu. Antybiotyki nie działają na wirusy - zwalczają bakterie.