Biologia
Konkurs Biologiczny (lubelskie) - chemizm życia, komórka i drobnoustroje
Związki chemiczne i budowa komórki, białka z ich strukturą, transport przez błony, ATP, etapy oddychania komórkowego oraz współpraca chloroplastów i mitochondriów. Do tego klasyfikacja organizmów, wirusy, bakterie, protisty, grzyby i porosty z chorobami i profilaktyką. Zestaw dla uczniów szkoły podstawowej przygotowujących się do konkursu biologicznego w województwie lubelskim.
Podcast
Ładuję…
1.Hierarchiczna organizacja budowy organizmów
Organizmy mają budowę hierarchiczną: elementy prostsze łączą się w coraz bardziej złożone. Kolejne poziomy to: atom, cząsteczka, organellum, komórka, tkanka, narząd (u roślin organ), układ narządów, organizm. Komórka jest podstawową jednostką życia - najmniejszą strukturą zdolną do wykonywania czynności życiowych. Tkanka to zespół komórek o podobnej budowie i wspólnej funkcji, narząd tworzy kilka tkanek, a układ narządów - kilka współpracujących narządów. U organizmów jednokomórkowych, np. bakterii, drożdży i pantofelka, jedna komórka jest całym organizmem.
2.Błona komórkowa, cytoplazma i jądro komórkowe
Błona komórkowa otacza każdą komórkę i oddziela ją od otoczenia. Budują ją głównie tłuszcze (fosfolipidy) i białka. Jest wybiórczo przepuszczalna (półprzepuszczalna): jedne substancje przepuszcza, inne zatrzymuje, dlatego kontroluje wymianę substancji z otoczeniem. Cytoplazma to galaretowaty, wodny roztwór wypełniający komórkę; leżą w niej organelle i zachodzi wiele reakcji chemicznych. Jądro komórkowe zawiera DNA (materiał genetyczny) i kieruje czynnościami komórki; otacza je podwójna błona z porami. Jądro mają komórki roślin, zwierząt, grzybów i protistów, a nie mają go bakterie.
3.Chloroplast, mitochondrium, wakuola i ściana komórkowa
Chloroplast to zielone organellum z chlorofilem - barwnikiem pochłaniającym światło; zachodzi w nim fotosynteza. Mają go komórki zielonych części roślin i glonów. Mitochondrium to „elektrownia” komórki: zachodzi w nim oddychanie tlenowe, które uwalnia energię ze związków organicznych. Wakuola (wodniczka) to pęcherzyk z sokiem komórkowym; w komórce roślinnej jest duża, magazynuje wodę i różne substancje oraz utrzymuje jędrność komórki. Ściana komórkowa to sztywna osłona leżąca na zewnątrz błony: nadaje kształt i chroni. U roślin buduje ją celuloza, u grzybów chityna, u bakterii mureina.
4.Komórka bakterii, roślin i zwierząt - porównanie
Komórka bakterii nie ma jądra komórkowego (DNA leży w cytoplazmie, w obszarze zwanym nukleoidem), mitochondriów ani chloroplastów; ma ścianę komórkową z mureiny, błonę komórkową, cytoplazmę i rybosomy. Komórki roślin i zwierząt mają jądro i mitochondria. Komórkę roślinną wyróżniają: ściana komórkowa z celulozy, chloroplasty (w zielonych częściach rośliny) i duża wakuola; ma zwykle regularny kształt. Komórka zwierzęca nie ma ściany komórkowej ani chloroplastów, a wodniczki są w niej małe albo ich brak. Błona komórkowa, cytoplazma i rybosomy występują we wszystkich trzech typach komórek.
5.Czynności życiowe organizmów
Czynności życiowe to procesy, po których rozpoznajemy organizm żywy. Należą do nich: odżywianie (samożywne - organizm sam wytwarza związki organiczne, np. w fotosyntezie; cudzożywne - pobiera je gotowe z otoczenia), oddychanie (uwalnianie energii ze związków organicznych), wydalanie (usuwanie zbędnych produktów przemiany materii), wymiana gazowa, ruch, reagowanie na bodźce, wzrost i rozwój oraz rozmnażanie (płciowe lub bezpłciowe). Wykonują je organizmy jedno- i wielokomórkowe. Wirusy nie wykonują ich samodzielnie, dlatego nie zalicza się ich do organizmów.
6.Doświadczenie: problem badawczy, hipoteza, próba badawcza i próba kontrolna, wynik i wniosek
Problem badawczy to pytanie, na które odpowiada doświadczenie, np. „Czy podczas fermentacji drożdże wydzielają dwutlenek węgla?”. Hipoteza to przypuszczalna odpowiedź - zdanie twierdzące, które da się sprawdzić: „Drożdże podczas fermentacji wydzielają dwutlenek węgla”. Próba badawcza zawiera badany czynnik (woda z cukrem i drożdżami), próba kontrolna go nie zawiera (sama woda z cukrem); pozostałe warunki są jednakowe. Wynik to obserwacja: woda wapienna mętnieje tylko przy próbie badawczej. Wniosek to odpowiedź na problem badawczy: drożdże podczas fermentacji wydzielają dwutlenek węgla.
7.Fotosynteza - substraty, produkty i warunki
Fotosynteza to sposób odżywiania samożywnego: organizm wytwarza związki organiczne z prostych związków nieorganicznych. Substraty: dwutlenek węgla (rośliny lądowe pobierają go z powietrza przez aparaty szparkowe) i woda (pobierana z gleby przez korzenie). Produkty: glukoza i tlen. Warunki: światło jako źródło energii i chlorofil (u roślin i glonów w chloroplastach). Zapis: dwutlenek węgla + woda → glukoza + tlen. Intensywność fotosyntezy zależy m.in. od natężenia światła, stężenia dwutlenku węgla, temperatury i dostępu wody. Fotosyntezę prowadzą rośliny, glony i część bakterii, np. sinice.
8.Oddychanie tlenowe - substraty, produkty i warunki
Oddychanie tlenowe to uwalnianie energii ze związków organicznych, głównie glukozy, przy udziale tlenu. Substraty: glukoza i tlen. Produkty: dwutlenek węgla i woda; uwalnia się energia. Zapis: glukoza + tlen → dwutlenek węgla + woda + energia. Proces zachodzi w komórkach, głównie w mitochondriach, przez całą dobę - także u roślin. Część energii komórka magazynuje w ATP i zużywa na czynności życiowe, a część rozprasza się jako ciepło. Oddychanie komórkowe to nie to samo co wymiana gazowa, czyli pobieranie tlenu i usuwanie dwutlenku węgla przez organizm.
9.Fermentacja alkoholowa i mleczanowa
Fermentacja to uwalnianie energii z glukozy bez udziału tlenu. Zachodzi w cytoplazmie i daje znacznie mniej energii niż oddychanie tlenowe. Fermentacja alkoholowa: glukoza → alkohol etylowy + dwutlenek węgla + energia. Prowadzą ją m.in. drożdże; dwutlenek węgla spulchnia ciasto drożdżowe. Fermentacja mleczanowa (mlekowa): glukoza → kwas mlekowy + energia. Prowadzą ją bakterie mlekowe - dzięki nim powstają jogurt, kefir, kiszona kapusta i kiszone ogórki. Zachodzi też w komórkach mięśni człowieka podczas intensywnego wysiłku, gdy brakuje im tlenu.
10.Aminokwasy - budowa i podział
Aminokwasy to związki, z których zbudowane są białka. W cząsteczce aminokwasu do jednego atomu węgla przyłączone są: grupa aminowa (), grupa karboksylowa (), atom wodoru i łańcuch boczny, którym aminokwasy różnią się od siebie. Białka buduje 20 rodzajów aminokwasów. Aminokwasy egzogenne muszą być dostarczane z pokarmem, bo organizm człowieka ich nie wytwarza (np. lizyna, leucyna, walina, metionina). Aminokwasy endogenne organizm wytwarza sam (np. alanina, seryna). Białka zawierają węgiel, wodór, tlen i azot, często także siarkę. Najprostszym aminokwasem jest glicyna.
11.Wiązanie peptydowe, peptydy i białka
Wiązanie peptydowe łączy aminokwasy w łańcuch. Powstaje między grupą karboksylową jednego aminokwasu a grupą aminową następnego; przy tworzeniu każdego wiązania odłącza się cząsteczka wody. Dwa połączone aminokwasy to dipeptyd, trzy - tripeptyd, a długi łańcuch to polipeptyd. Białko tworzy jeden lub kilka łańcuchów polipeptydowych (zwykle ponad sto aminokwasów) zwiniętych w określony kształt. Łańcuch ma dwa różne końce: jeden z wolną grupą aminową, drugi z wolną grupą karboksylową. W komórce białka powstają na rybosomach, a w przewodzie pokarmowym są trawione z powrotem do aminokwasów.
12.Struktura pierwszorzędowa, drugorzędowa, trzeciorzędowa i czwartorzędowa białek
Struktura pierwszorzędowa to kolejność aminokwasów w łańcuchu, utrzymywana przez wiązania peptydowe. Struktura drugorzędowa to regularne ułożenie odcinków łańcucha w spiralę (helisa alfa) lub pofałdowaną kartkę (harmonijka beta), utrzymywane przez wiązania wodorowe. Struktura trzeciorzędowa to przestrzenne zwinięcie całego łańcucha, utrwalane m.in. przez mostki disiarczkowe i wiązania wodorowe między łańcuchami bocznymi. Struktura czwartorzędowa to połączenie kilku łańcuchów polipeptydowych w jedno białko; ma ją hemoglobina (4 łańcuchy), a nie ma mioglobina (1 łańcuch).
13.Denaturacja białek
Denaturacja to zniszczenie przestrzennego kształtu białka (struktury drugo-, trzecio- i czwartorzędowej), przez co białko traci swoje właściwości biologiczne, np. enzym przestaje działać. Kolejność aminokwasów, czyli struktura pierwszorzędowa, pozostaje bez zmian, bo wiązania peptydowe nie pękają. Denaturację wywołują: wysoka temperatura, mocne kwasy i zasady, alkohol, sole metali ciężkich (np. ołowiu i rtęci). Zwykle jest nieodwracalna - ściętego białka jaja kurzego nie da się przywrócić do postaci surowej. Dlatego bardzo wysoka gorączka jest groźna: białka organizmu mogą ulec uszkodzeniu.
14.Białka proste i złożone. Albuminy, globuliny i histony
Białka proste zbudowane są wyłącznie z aminokwasów. Zalicza się do nich m.in.: albuminy - białka osocza krwi (są też w jajach i mleku), które zatrzymują wodę w naczyniach krwionośnych i przenoszą m.in. kwasy tłuszczowe i hormony; globuliny - białka osocza, do których należą przeciwciała zwalczające drobnoustroje; histony - białka jądra komórkowego, na które nawinięty jest DNA, dzięki czemu długa nić mieści się w jądrze. Białka złożone oprócz aminokwasów zawierają składnik niebiałkowy, np. hem z żelazem (hemoglobina, mioglobina), cukier (glikoproteiny) lub tłuszcz (lipoproteiny).
15.Kolagen, keratyna, fibrynogen, hemoglobina i mioglobina - funkcje
Kolagen - włókniste białko budulcowe tkanki łącznej: nadaje wytrzymałość na rozciąganie skórze, ścięgnom, więzadłom, chrząstkom i kościom. Keratyna - twarde białko budujące naskórek, włosy i paznokcie, a u zwierząt także pióra, rogi, pazury i kopyta. Fibrynogen - białko osocza krwi; podczas krzepnięcia zamienia się w nierozpuszczalne nici fibryny (włóknika), które tworzą skrzep zamykający ranę. Hemoglobina - czerwony barwnik krwinek czerwonych, zawiera żelazo i przenosi tlen z płuc do tkanek. Mioglobina - czerwone białko mięśni: magazynuje tlen i oddaje go podczas pracy mięśnia.
16.Transport bierny: dyfuzja prosta i dyfuzja wspomagana
Transport bierny nie wymaga energii z ATP: cząsteczki przemieszczają się samorzutnie z miejsca o większym stężeniu do miejsca o mniejszym, czyli zgodnie z gradientem (różnicą) stężeń. Dyfuzja prosta zachodzi bezpośrednio przez błonę komórkową - tak przenikają małe cząsteczki, np. tlen i dwutlenek węgla. Dyfuzja wspomagana (ułatwiona) wymaga białek błonowych: kanałów lub przenośników. Tak przechodzą cząsteczki większe lub obdarzone ładunkiem, np. glukoza, aminokwasy i jony. Dyfuzja trwa do wyrównania stężeń; przyspiesza ją wyższa temperatura i większa różnica stężeń.
17.Osmoza. Roztwór hipotoniczny, izotoniczny i hipertoniczny, plazmoliza i turgor
Osmoza to przenikanie wody przez błonę półprzepuszczalną z roztworu o mniejszym stężeniu substancji rozpuszczonych do roztworu o większym stężeniu. Roztwór hipertoniczny ma stężenie większe niż wnętrze komórki - komórka traci wodę: w komórce roślinnej błona odstaje od ściany (plazmoliza), a komórka zwierzęca się kurczy. Roztwór hipotoniczny ma stężenie mniejsze - woda wnika do komórki: roślinna staje się jędrna, bo rośnie turgor (napór zawartości komórki na ścianę), a zwierzęca pęcznieje i może pęknąć. W roztworze izotonicznym stężenia są równe i komórka nie zmienia objętości.
18.Transport aktywny, endocytoza i egzocytoza
Transport aktywny przenosi substancje wbrew gradientowi stężeń - z miejsca o mniejszym stężeniu do miejsca o większym. Wymaga białek przenośnikowych (pomp) w błonie i energii z ATP. Przykłady: pompa sodowo-potasowa, pobieranie soli mineralnych przez włośniki korzeni. Duże cząstki komórka przenosi w pęcherzykach, także z nakładem energii. Endocytoza to pobieranie: błona wpukla się i zamyka cząstkę w pęcherzyku; fagocytoza dotyczy cząstek stałych (krwinka biała pochłania bakterię), pinocytoza - kropli płynu. Egzocytoza to usuwanie: pęcherzyk zlewa się z błoną i wyrzuca zawartość, np. hormony.
19.ATP i ADP - budowa
ATP (adenozynotrifosforan) to związek przenoszący energię w komórce. Jest nukleotydem, który budują: adenina (zasada azotowa), ryboza (cukier o pięciu atomach węgla) i trzy reszty fosforanowe. Adenina połączona z rybozą to adenozyna. Dwa wiązania między resztami fosforanowymi to wiązania wysokoenergetyczne - podczas ich rozpadu uwalnia się dużo energii. ADP (adenozynodifosforan) ma dwie reszty fosforanowe i jedno wiązanie wysokoenergetyczne, a AMP (adenozynomonofosforan) - jedną resztę fosforanową i żadnego takiego wiązania.
20.Funkcje ATP i przemiana ATP w ADP
ATP jest uniwersalnym nośnikiem energii - działa jak naładowany akumulator komórki. Gdy komórka potrzebuje energii, od ATP odłącza się jedna reszta fosforanowa: ATP → ADP + reszta fosforanowa + energia. Energia ta napędza m.in. skurcz mięśni, transport aktywny, syntezę białek i podziały komórek. ATP jest stale odtwarzany: ADP + reszta fosforanowa + energia → ATP. Energia do tej reakcji pochodzi z oddychania komórkowego (głównie w mitochondriach), a u roślin także ze światła podczas fotosyntezy. Komórka nie gromadzi dużych zapasów ATP - wytwarza go na bieżąco.
21.Mitochondrium - budowa a funkcja
Mitochondrium otaczają dwie błony. Błona zewnętrzna jest gładka. Błona wewnętrzna tworzy liczne fałdy - grzebienie mitochondrialne, które zwiększają jej powierzchnię; leżą w niej białka łańcucha oddechowego i enzymy wytwarzające ATP. Wnętrze wypełnia macierz mitochondrialna (matriks) z enzymami cyklu Krebsa, własnym kolistym DNA i rybosomami. Między błonami znajduje się przestrzeń międzybłonowa. Komórki zużywające dużo energii, np. mięśnia sercowego i wątroby, mają szczególnie dużo mitochondriów o licznych grzebieniach.
22.Etapy oddychania komórkowego: glikoliza i reakcja pomostowa
Oddychanie tlenowe przebiega w czterech etapach: glikoliza, reakcja pomostowa, cykl Krebsa i łańcuch oddechowy. Glikoliza zachodzi w cytozolu (płynnej części cytoplazmy) i nie wymaga tlenu: cząsteczka glukozy (6 atomów węgla) zostaje rozłożona na 2 cząsteczki pirogronianu (po 3 atomy węgla). Powstaje przy tym niewielka ilość ATP (zysk 2 cząsteczki) oraz NADH - przenośnik wodoru i elektronów. Reakcja pomostowa zachodzi w macierzy mitochondrium: pirogronian zostaje przekształcony w acetylo-CoA (jego grupa acetylowa ma 2 atomy węgla), odłącza się dwutlenek węgla i powstaje NADH.
23.Cykl Krebsa i łańcuch oddechowy
Cykl Krebsa zachodzi w macierzy mitochondrium: acetylo-CoA jest stopniowo rozkładany, uwalnia się dwutlenek węgla, powstaje niewielka ilość ATP oraz przenośniki wodoru i elektronów - NADH i . Łańcuch oddechowy zachodzi w błonie wewnętrznej mitochondrium, na grzebieniach: przenośniki oddają elektrony, które wędrują przez białka błony aż do tlenu; tlen łączy się z wodorem i powstaje woda. Na tym etapie powstaje najwięcej ATP. Łącznie z jednej cząsteczki glukozy komórka uzyskuje około 30-32 cząsteczek ATP, a w fermentacji tylko 2.
24.Współpraca chloroplastów i mitochondriów
Chloroplasty i mitochondria przetwarzają energię w komórce i wzajemnie się uzupełniają. W chloroplastach energia światła zostaje zamieniona na energię chemiczną zmagazynowaną w glukozie; substratami fotosyntezy są dwutlenek węgla i woda, a produktami glukoza i tlen. W mitochondriach produkty rozkładu glukozy są utleniane przy udziale tlenu; energia trafia do ATP, a produktami są dwutlenek węgla i woda. Produkty jednego procesu są więc substratami drugiego. W komórce roślinnej działają oba organelle: mitochondria pracują całą dobę, chloroplasty tylko na świetle.
25.Półautonomiczność mitochondriów i chloroplastów. Teoria endosymbiozy
Mitochondria i chloroplasty to organelle półautonomiczne - częściowo niezależne od jądra komórkowego. Dowody: mają własny DNA w postaci kolistej cząsteczki (jak bakterie), własne rybosomy podobne do bakteryjnych, na których wytwarzają część swoich białek, podwójną błonę oraz podział niezależny od jądra - nowe powstają przez podział już istniejących. Większość ich białek koduje jednak DNA jądrowy, stąd „pół”. Teoria endosymbiozy wyjaśnia te cechy: przodkami mitochondriów były bakterie tlenowe, a chloroplastów - sinice, pochłonięte dawno temu przez większą komórkę, w której pozostały.
26.Klasyfikacja organizmów - zasady i nazwa gatunkowa
Klasyfikacja biologiczna to porządkowanie organizmów w grupy według podobieństwa i pokrewieństwa; zajmuje się tym systematyka. System jest hierarchiczny: jednostki niższe wchodzą w skład wyższych. U zwierząt: gatunek, rodzaj, rodzina, rząd, gromada, typ, królestwo; u roślin: gatunek, rodzaj, rodzina, rząd, klasa, gromada, królestwo. Gatunek to grupa podobnych osobników, które mogą się krzyżować i wydawać płodne potomstwo. Nazwa gatunkowa jest dwuczłonowa (wprowadził ją Karol Linneusz): nazwa rodzajowa i epitet gatunkowy, np. sosna zwyczajna, po łacinie Pinus sylvestris.
27.Królestwa organizmów i ich cechy
W szkolnym podziale wyróżnia się pięć królestw. Bakterie: jednokomórkowe, bez jądra komórkowego. Protisty: mają jądro; jednokomórkowe lub wielokomórkowe o prostej budowie, bez tkanek; samożywne albo cudzożywne. Grzyby: cudzożywne, ściana komórkowa z chityny; jednokomórkowe lub wielokomórkowe, zbudowane ze strzępek. Rośliny: wielokomórkowe, samożywne, mają chloroplasty i ścianę komórkową z celulozy. Zwierzęta: wielokomórkowe, cudzożywne, komórki bez ściany komórkowej; większość aktywnie się porusza. Wirusów nie zalicza się do żadnego królestwa, bo nie są organizmami.
28.Wirusy - bezkomórkowe formy materii
Wirusy to bezkomórkowe formy materii - nie mają budowy komórkowej i nie są organizmami. Cząstka wirusa (wirion) składa się z kwasu nukleinowego (DNA albo RNA) i białkowej osłonki - kapsydu; niektóre wirusy, np. grypy i HIV, mają dodatkowo otoczkę z tłuszczów i białek. Wirusy są znacznie mniejsze od bakterii - zwykle widać je dopiero pod mikroskopem elektronowym. Poza komórką nie wykazują czynności życiowych: nie odżywiają się, nie oddychają, nie rosną i nie rozmnażają się samodzielnie. Są pasożytami wewnątrzkomórkowymi. Wirusy atakujące bakterie to bakteriofagi.
29.Namnażanie wirusów i drogi zakażenia
Wirus namnaża się wyłącznie w żywej komórce gospodarza. Etapy: przyłączenie do powierzchni komórki, wniknięcie wirusa lub jego kwasu nukleinowego, powielanie kwasu nukleinowego i wytwarzanie białek wirusa przez komórkę, składanie nowych cząstek, uwolnienie ich z komórki - często połączone z jej zniszczeniem. Drogi zakażenia: kropelkowa (grypa, odra, ospa wietrzna, różyczka, świnka), przez krew, kontakty płciowe oraz z matki na dziecko (HIV), pokarmowa (WZW typu A), przez pogryzienie przez chore zwierzę (wścieklizna), przez ukłucie zakażonego kleszcza (kleszczowe zapalenie mózgu).
30.Choroby wirusowe: grypa, ospa, różyczka, świnka, odra, AIDS - objawy i profilaktyka
Grypa: wysoka gorączka, bóle mięśni i głowy, kaszel; szczepienie powtarza się co roku. Ospa wietrzna: swędząca wysypka z pęcherzykami. Odra: gorączka, kaszel, plamista wysypka. Świnka: bolesny obrzęk ślinianek. Różyczka: drobna wysypka, powiększone węzły chłonne; groźna dla płodu, gdy zachoruje kobieta w ciąży. Przeciw tym chorobom są szczepionki. AIDS wywołuje wirus HIV, który niszczy komórki odpornościowe; szczepionki nie ma - chroni unikanie kontaktu z cudzą krwią i ryzykownych zachowań. Antybiotyki nie działają na wirusy; o leczeniu decyduje lekarz.
31.Bakterie - budowa, kształty i występowanie
Bakterie to organizmy jednokomórkowe bez jądra komórkowego. Komórkę budują: ściana komórkowa z mureiny, błona komórkowa, cytoplazma, rybosomy i nukleoid - obszar z kolistą cząsteczką DNA. Wiele bakterii ma też plazmidy (małe cząsteczki DNA), otoczkę śluzową lub rzęski (wici) służące do ruchu. Kształty: kuliste ziarniaki (dwoinki, paciorkowce, gronkowce), pałeczki i laseczki, wygięte przecinkowce, skręcone śrubowce i krętki. Występują niemal wszędzie: w glebie, wodzie, powietrzu, na skórze i w jelitach, także w gorących źródłach. W złych warunkach część bakterii tworzy przetrwalniki.
32.Czynności życiowe bakterii
Odżywianie: większość bakterii jest cudzożywna - saprobionty rozkładają martwą materię, pasożyty żyją kosztem innych organizmów, symbionty współżyją z korzyścią dla obu stron (np. bakterie brodawkowe w korzeniach roślin bobowatych). Bakterie samożywne przeprowadzają fotosyntezę (sinice) albo chemosyntezę (np. bakterie nitryfikacyjne). Oddychanie: tlenowe lub beztlenowe (m.in. fermentacja); dla części beztlenowców tlen jest zabójczy. Rozmnażanie: bezpłciowe, przez podział komórki - w dobrych warunkach nawet co około 20 minut. Przetrwalniki służą do przetrwania, nie do rozmnażania.
33.Choroby bakteryjne: gruźlica, borelioza, tężec, salmonelloza. Antybiotyki
Gruźlica: wywołują ją prątki, atakuje głównie płuca i szerzy się drogą kropelkową; chroni szczepienie. Borelioza: krętki przenoszone przez kleszcze; wczesnym objawem bywa rumień wędrujący; chronią: długie ubranie, repelent, oglądanie skóry i szybkie usunięcie kleszcza. Tężec: laseczki tężca z gleby wnikają przez zabrudzone rany; chroni szczepienie i oczyszczenie rany. Salmonelloza: pałeczki Salmonella w surowych jajach i niedogotowanym mięsie; chroni higiena i obróbka cieplna potraw. Choroby bakteryjne leczy się zwykle antybiotykami - wyłącznie z przepisu lekarza i przez cały zalecony czas.
34.Znaczenie bakterii w przyrodzie i dla człowieka
W przyrodzie: bakterie saprobiontyczne (destruenci) rozkładają martwe szczątki do prostych związków mineralnych, które wracają do gleby - dzięki temu materia krąży w przyrodzie; bakterie brodawkowe wiążą azot z powietrza i wzbogacają glebę; sinice wytwarzają tlen. Dla człowieka: bakterie mlekowe służą do wyrobu jogurtu, kefiru, serów i kiszonek; bakterie jelitowe wytwarzają witaminy (K i z grupy B) i utrudniają rozwój drobnoustrojów chorobotwórczych; bakterie oczyszczają ścieki; z ich pomocą wytwarza się leki, np. insulinę. Szkodzą, wywołując choroby i psucie żywności.
35.Protisty - organizmy o różnorodnej budowie
Protisty to organizmy z jądrem komórkowym, których nie zalicza się do roślin, zwierząt ani grzybów. Są jednokomórkowe, kolonijne lub wielokomórkowe, ale nie tworzą tkanek. Żyją głównie w wodzie i miejscach wilgotnych. Protisty zwierzęce (pierwotniaki) są cudzożywne, np. pantofelek i ameba. Protisty roślinopodobne (glony) są samożywne, bo mają chloroplasty, np. okrzemki, zielenice, brunatnice. Protisty grzybopodobne to np. śluzowce. Euglena zielona odżywia się w sposób mieszany (miksotrof): na świetle przeprowadza fotosyntezę, a w ciemności pobiera związki organiczne z otoczenia.
36.Pantofelek, ameba, euglena, okrzemki i glony wielokomórkowe
Pantofelek: porusza się rzęskami, pokarm (np. bakterie) trawi w wodniczkach pokarmowych, nadmiar wody usuwają wodniczki tętniące; ma dwa jądra - duże i małe. Ameba (pełzak): zmienia kształt, porusza się i chwyta pokarm nibynóżkami. Euglena zielona: ma wić, chloroplasty i plamkę oczną, dzięki której kieruje się ku światłu. Okrzemki: jednokomórkowe glony w krzemionkowej skorupce złożonej z dwóch części jak pudełko z wieczkiem; ważny składnik planktonu. Glony wielokomórkowe mają ciało w postaci plechy: zielenice (np. ulwa), brunatnice (morszczyn, listownica) i krasnorosty.
37.Choroby wywoływane przez protisty: malaria i toksoplazmoza
Malarię wywołuje zarodziec malarii. Przenosi go samica komara widliszka: w komarze zarodziec rozmnaża się płciowo, więc komar jest żywicielem ostatecznym, a człowiek - pośrednim. U człowieka zarodziec atakuje komórki wątroby i krwinki czerwone; ich rozpad wywołuje nawracające ataki dreszczy i gorączki. W tropikach chronią moskitiery, repelenty i leki zalecone przez lekarza. Toksoplazmozę wywołuje toksoplazma; żywicielem ostatecznym jest kot. Źródła zakażenia: surowe mięso, niemyte warzywa, ziemia z kocimi odchodami. Jest groźna dla płodu. Chroni mycie rąk i warzyw oraz dobrze ugotowane mięso.
38.Grzyby - cechy, budowa i odżywianie
Grzyby to organizmy cudzożywne (heterotrofy) z jądrem komórkowym. Ścianę komórkową buduje chityna, nie mają chloroplastów, a materiałem zapasowym jest glikogen. Żyją głównie na lądzie, w miejscach wilgotnych: w glebie, na drewnie i żywności. Jednokomórkowe są np. drożdże; grzyby wielokomórkowe mają ciało z nitkowatych strzępek tworzących grzybnię. U grzybów kapeluszowych grzybnia rośnie w podłożu, a nad ziemię wyrasta owocnik (trzon i kapelusz). Saprobionty rozkładają martwą materię, pasożyty żyją kosztem innych organizmów (np. huba), symbionty tworzą mikoryzę z korzeniami drzew.
39.Grzyby - oddychanie, rozmnażanie, znaczenie i bezpieczeństwo
Grzyby oddychają tlenowo; drożdże przy braku tlenu prowadzą fermentację alkoholową. Rozmnażają się przez zarodniki i fragmenty grzybni, a drożdże przez pączkowanie. W przyrodzie rozkładają martwe szczątki (destruenci) i tworzą mikoryzę ułatwiającą drzewom pobieranie wody i soli mineralnych. Człowiek wykorzystuje grzyby jadalne, drożdże (pieczywo), pleśnie (sery) i pędzlaka - źródło penicyliny; szkodzą grzybice, pleśnienie żywności i choroby roślin. Zbiera się wyłącznie gatunki znane na pewno - muchomor zielonawy jest śmiertelnie trujący. Przy podejrzeniu zatrucia od razu dzwoni się pod 112.
40.Porosty - budowa, organizmy wskaźnikowe i skala porostowa
Porosty (grzyby porostowe) składają się ze strzępek grzyba i komórek glonu lub sinicy, żyjących w symbiozie. Grzyb pobiera wodę z solami mineralnymi, a glon wytwarza w fotosyntezie związki organiczne. Plecha bywa skorupiasta, listkowata lub krzaczkowata. Jako organizmy pionierskie porosty zasiedlają nagie skały. Chłoną wodę z zanieczyszczeniami całą powierzchnią, więc są wrażliwe na dwutlenek siarki i służą jako organizmy wskaźnikowe (bioindykatory). Skala porostowa pozwala ocenić czystość powietrza: plechy krzaczkowate rosną w powietrzu czystym, a w silnie zanieczyszczonym porostów brak.
Notatka
Poziomy budowy organizmu, czynności życiowe i doświadczenie
Budowa organizmu jest hierarchiczna: każdy poziom składa się z elementów poziomu niższego. Na przykładzie żołądka: atomy tworzą cząsteczki (np. białka), cząsteczki - organelle, organelle - komórkę, podobne komórki - tkankę, a kilka tkanek (m.in. nabłonkowa, mięśniowa i łączna) - narząd. Żołądek z jelitami i wątrobą należy do układu pokarmowego, a układy narządów tworzą organizm. Życie zaczyna się na poziomie komórki: pojedyncza cząsteczka ani wyjęte z komórki organellum nie wykonują samodzielnie czynności życiowych.
Trzy czynności życiowe łatwo pomylić z czymś innym:
- oddychanie to uwalnianie energii w komórkach, a nie wymiana gazowa;
- wydalanie to usuwanie zbędnych produktów przemiany materii (np. mocznika), a nie niestrawionych resztek pokarmu;
- ruch nie musi być zmianą miejsca - roślina zwraca liście ku światłu.
Doświadczenie planuje się w stałej kolejności, np. badając wpływ temperatury na kiełkowanie:
- problem badawczy - pytanie: „Czy niska temperatura opóźnia kiełkowanie nasion rzeżuchy?”;
- hipoteza - przypuszczalna odpowiedź w formie twierdzenia: „W niskiej temperaturze nasiona rzeżuchy kiełkują później niż w pokojowej”;
- próba badawcza - 20 nasion na wilgotnej wacie, pod pudełkiem, w lodówce;
- próba kontrolna - 20 takich samych nasion na tak samo wilgotnej wacie, pod takim samym pudełkiem, w temperaturze pokojowej;
- wynik - liczba wykiełkowanych nasion w obu próbach, zapisywana codziennie;
- wniosek - odpowiedź na problem badawczy, która potwierdza albo obala hipotezę.
Ważne
Próby mogą różnić się tylko badanym czynnikiem, dlatego obie stoją w ciemności pod jednakowymi pudełkami i dostają tyle samo wody. Gdyby próba kontrolna stała na jasnym parapecie, nie byłoby wiadomo, czy o różnicy zdecydowała temperatura, czy światło.
Typy komórek, podziały komórki, królestwa i nazwy gatunków
Komórka prokariotyczna (bakteryjna) nie ma jądra: DNA leży w cytoplazmie, brak też organelli otoczonych błoną, np. mitochondriów. Komórka eukariotyczna ma jądro i takie organelle - występuje u protistów, grzybów, roślin i zwierząt. Błonę komórkową, cytoplazmę i rybosomy mają oba typy.
Komórki zwierzęcą, roślinną i grzybową odróżnia ściana komórkowa i materiał zapasowy:
- zwierzęca - brak ściany, wodniczki małe albo żadne, glikogen;
- roślinna - ściana z celulozy, duża wakuola, skrobia, w zielonych częściach chloroplasty;
- grzybowa - ściana z chityny, brak chloroplastów, glikogen.
Brak chloroplastów nie wyklucza więc rośliny (nie mają ich np. komórki korzenia rosnącego w glebie), a ściana komórkowa nie zastępuje błony - leży na zewnątrz niej.
Nowe komórki powstają przez podział istniejących. Bakteria dzieli się na dwie po podwojeniu DNA. Komórka eukariotyczna dzieli się przez mitozę (dwie komórki z takim samym zestawem chromosomów - tak rosną i odnawiają się tkanki) albo mejozę (komórki z o połowę mniejszą liczbą chromosomów, np. gamety człowieka).
Typowe cechy komórki i sposób odżywiania podpowiadają królestwo (rozstrzyga budowa całego organizmu): brak jądra - bakterie, chityna i cudzożywność - grzyby, celuloza i samożywność - rośliny, brak ściany i cudzożywność - zwierzęta. Protisty to „pozostałe” organizmy z jądrem, bez tkanek, stąd ich różnorodność, a wirusy, nie mając komórki, nie należą do żadnego królestwa. W królestwie organizmy grupuje się w coraz węższe jednostki - im niższa wspólna jednostka, tym bliższe pokrewieństwo. Słowo „gromada” znaczy co innego u zwierząt (jednostka niższa niż typ) i u roślin (odpowiednik typu). Nazwa gatunku jest dwuczłonowa; po łacinie nazwę rodzajową pisze się wielką literą, a epitet gatunkowy małą: koniczyna biała (Trifolium repens) i koniczyna łąkowa (Trifolium pratense) należą do jednego rodzaju.
Związki chemiczne organizmów i białka
Organizmy są zbudowane głównie z węgla, wodoru, tlenu, azotu, fosforu i siarki. Cukry (paliwo i budulec) oraz tłuszcze (zapas energii, składnik błon) składają się głównie z węgla, wodoru i tlenu, kwasy nukleinowe (DNA i RNA, nośniki informacji genetycznej) zawierają też azot i fosfor, a białka - azot i często siarkę.
Białko to łańcuch aminokwasów. Mają one część wspólną - grupę aminową i grupę karboksylową - a różnią się łańcuchem bocznym: u glicyny jest nim atom wodoru, u alaniny grupa . Wiązanie peptydowe łączy atom węgla grupy karboksylowej jednego aminokwasu z atomem azotu grupy aminowej następnego. Kolejność ma znaczenie: alanyloglicyna (na rysunku) i glicyloalanina to różne dipeptydy, bo wolną grupę aminową ma w nich inny aminokwas.
Przykład
Wiązań peptydowych jest o jedno mniej niż aminokwasów w łańcuchu: 10 aminokwasów łączy 9 wiązań, a przy ich tworzeniu odłącza się 9 cząsteczek wody.
Kolejność aminokwasów (struktura pierwszorzędowa) decyduje o dalszym zwijaniu: odcinki łańcucha tworzą helisy i harmonijki (drugorzędowa), cały łańcuch przyjmuje kształt przestrzenny (trzeciorzędowa), a niektóre białka składają się z kilku łańcuchów (czwartorzędowa). Od kształtu zależy działanie białka. Denaturacja niszczy kształt, lecz nie rozrywa wiązań peptydowych; rozcina je dopiero trawienie, przyłączając wodę. W żołądku zachodzi jedno po drugim: kwas solny denaturuje białka pokarmu, a enzym tnie rozwinięte łańcuchy na krótsze.
Białka proste budują same aminokwasy, złożone mają też składnik niebiałkowy, np. hem w hemoglobinie i mioglobinie. Zadania białek są różne: budulec (kolagen, keratyna), przenoszenie i magazynowanie tlenu (hemoglobina, mioglobina), obrona (globuliny, do których należą przeciwciała), krzepnięcie krwi (fibrynogen), zatrzymywanie wody w naczyniach krwionośnych (albuminy), upakowanie DNA (histony).
Transport przez błonę komórkową i osmoza
Błona komórkowa to podwójna warstwa fosfolipidów z osadzonymi w niej białkami. Jej tłuszczowe wnętrze łatwo przepuszcza cząsteczki małe i bez ładunku, a zatrzymuje jony oraz cząsteczki większe - te przechodzą przez białka błonowe.
Rodzaj transportu ustala się trzema pytaniami:
- Czy substancja przechodzi z miejsca o większym stężeniu do miejsca o mniejszym? Tak - transport bierny, bez ATP. Nie - transport aktywny: pompa w błonie zużywa ATP.
- Czy w transporcie biernym pośredniczy białko? Nie - dyfuzja prosta. Tak - dyfuzja wspomagana przez kanał lub przenośnik.
- Czy przenoszona jest duża cząstka albo kropla płynu? Wtedy błona tworzy pęcherzyk: w endocytozie zamyka w nim pobieraną porcję, w egzocytozie pęcherzyk zlewa się z błoną i opróżnia na zewnątrz; oba procesy wymagają energii.
Dzięki transportowi aktywnemu komórka utrzymuje w środku inne stężenia jonów niż w otoczeniu. Egzocytozą komórki ślinianek wydzielają enzym trawienny, a endocytozą ameba pochłania pokarm.
Osmoza to dyfuzja wody przez błonę półprzepuszczalną w stronę roztworu o większym stężeniu. Nazwy roztworów opisują otoczenie komórki, a nie ją samą: w hipertonicznym komórka traci wodę (w roślinnej dochodzi do plazmolizy), w hipotonicznym ją pobiera, w izotonicznym nie zmienia objętości. O skutku decyduje ściana komórkowa: komórka roślinna w wodzie jędrnieje (rośnie turgor), bo ściana powstrzymuje pęcznienie, a zwierzęca może pęknąć. Osmoza wyjaśnia, dlaczego truskawki zasypane cukrem puszczają sok, zwiędłe liście sałaty zanurzone w wodzie znów stają się jędrne, a sól fizjologiczna, izotoniczna względem krwinek, ich nie uszkadza.
ATP, oddychanie tlenowe i fermentacja
ATP działa jak wielokrotnie ładowana bateria: oderwanie ostatniej reszty fosforanowej uwalnia porcję energii i zostaje ADP, a energia z oddychania komórkowego pozwala przyłączyć ją z powrotem. Zapas energii komórka trzyma w cukrach i tłuszczach - ATP tylko dostarcza ją tam, gdzie jest właśnie potrzebna.
Oddychanie tlenowe w komórce eukariotycznej ma cztery etapy; warto śledzić w nich atomy węgla:
- glikoliza (cytozol): glukoza z 6 atomami węgla → 2 cząsteczki pirogronianu po 3 atomy węgla; zysk 2 ATP;
- reakcja pomostowa (macierz mitochondrium): każdy pirogronian oddaje 1 atom węgla jako dwutlenek węgla i powstaje acetylo-CoA;
- cykl Krebsa (macierz): pozostałe atomy węgla odchodzą jako dwutlenek węgla, a wodór i elektrony przejmują przenośniki - powstają NADH i ;
- łańcuch oddechowy (grzebienie błony wewnętrznej): przenośniki oddają elektrony, które docierają do tlenu; powstaje woda i najwięcej ATP.
Z jednej cząsteczki glukozy powstaje więc 6 cząsteczek dwutlenku węgla (2 w reakcji pomostowej, 4 w cyklu Krebsa), a zysk to około 30 cząsteczek ATP (podaje się 30-32). Tlen zużywa dopiero łańcuch oddechowy, ale gdy go zabraknie, przenośniki nie mają komu oddać elektronów i stają też oba wcześniejsze etapy w mitochondrium.
Fermentacja to glikoliza i dodatkowe reakcje w cytozolu, które zamieniają pirogronian w kwas mlekowy albo w alkohol etylowy i dwutlenek węgla. Nie dają one ATP, tylko uwalniają przenośnik wodoru potrzebny glikolizie, stąd zysk 2 ATP - reszta energii zostaje w produktach.
Ważne
W szkole fermentację często zalicza się do oddychania beztlenowego, bo zachodzi bez tlenu. Ściśle biorąc, ta nazwa oznacza proces znany u niektórych bakterii: działa w nim łańcuch oddechowy, lecz elektrony odbiera zamiast tlenu inny związek, np. azotany.
Fotosynteza, współpraca chloroplastów i mitochondriów, endosymbioza
Fotosynteza zamienia energię światła w energię chemiczną glukozy: dwutlenek węgla + woda → glukoza + tlen, przy udziale światła i chlorofilu. Glukoza jest dla rośliny paliwem i surowcem, z którego powstają m.in. skrobia (zapas) i celuloza (ściany komórkowe). Tempo fotosyntezy ogranicza czynnik, którego akurat brakuje najbardziej, np. w pochmurny dzień światło, w chłodny - temperatura, a podczas suszy dwutlenek węgla, bo roślina zamyka aparaty szparkowe, żeby nie tracić wody.
W komórce roślinnej chloroplasty i mitochondria tworzą obieg: glukoza i tlen z chloroplastu są substratami oddychania, a dwutlenek węgla i woda z mitochondrium - substratami fotosyntezy. Materia krąży, energia płynie w jedną stronę: światło → glukoza → ATP → praca komórki i ciepło. Roślina oddycha całą dobę; w dzień fotosynteza zwykle przeważa, więc liść pobiera dwutlenek węgla i oddaje tlen, a nocą jest odwrotnie. Komórki korzenia rosnącego w glebie nie mają chloroplastów i żyją dzięki cukrom dostarczanym z liści.
Oba organelle są półautonomiczne: otacza je podwójna błona, mają własny kolisty DNA i rybosomy, wytwarzają część swoich białek i powstają przez podział już istniejących organelli, niezależnie od podziału jądra. Większość ich białek jest jednak zapisana w DNA jądra, więc poza komórką nie mogłyby żyć. Teoria endosymbiozy wyjaśnia to pochodzeniem: przodkami mitochondriów były bakterie tlenowe, a chloroplastów - sinice, pochłonięte przez większą komórkę i niestrawione. Stąd cechy typowo bakteryjne: kolisty DNA, rybosomy podobne do bakteryjnych i rozmnażanie przez podział. Według tej teorii gospodarz zyskał wydajne źródło ATP lub cukrów, a pochłonięta komórka - schronienie i surowce.
Wirusy i bakterie: budowa, namnażanie, choroby i profilaktyka
Wirus to kwas nukleinowy (DNA albo RNA) w białkowym kapsydzie. Nie ma rybosomów ani własnego źródła energii, dlatego namnaża się dopiero w komórce: wprowadza do niej swój kwas nukleinowy, a komórka sama wytwarza części nowych wirusów. Bakteria jest samodzielną komórką z własnymi rybosomami i przemianą materii.
Bakterie rozmnażają się przez podział. Gdy komórka dzieli się co 20 minut, z jednej po godzinie jest 8, po dwóch godzinach 64, a po trzech 512 - dlatego jedzenie zostawione w cieple szybko się psuje. Chłód lodówki spowalnia podziały, ale zwykle nie zabija bakterii. Przetrwalnik, który tworzą niektóre bakterie, nie służy do rozmnażania: z jednej komórki powstaje jeden przetrwalnik, w którym przeczekuje ona suszę lub wysoką temperaturę. Większość bakterii nie wywołuje chorób, a wiele jest pożytecznych, np. destruenci i bakterie mlekowe.
Profilaktyka chorób zakaźnych wynika z drogi zakażenia (gruźlicę, salmonellozę, tężec i boreliozę wywołują bakterie, pozostałe wymienione choroby - wirusy):
- droga kropelkowa (grypa, odra, ospa wietrzna, świnka, różyczka, gruźlica) - szczepienia, zasłanianie ust i nosa przy kaszlu, wietrzenie pomieszczeń;
- krew, kontakty płciowe, zakażenie dziecka przez matkę (HIV, wirus wywołujący AIDS) - unikanie kontaktu z cudzą krwią i ryzykownych zachowań; szczepionki nie ma;
- droga pokarmowa (salmonelloza) - mycie rąk po dotykaniu surowych jaj i mięsa, dokładna obróbka cieplna potraw;
- zabrudzona rana (tężec) - szczepienie, oczyszczenie rany i pokazanie jej lekarzowi;
- ukłucie kleszcza (borelioza) - długie ubranie, repelent, oglądanie skóry po spacerze i szybkie usunięcie kleszcza.
Ważne
Antybiotyki zakłócają budowę lub działanie struktur bakterii, np. ściany komórkowej, więc na wirusy nie działają. Przyjmuje się je wyłącznie z zalecenia lekarza i przez cały wyznaczony czas.
Protisty, grzyby i porosty
Protisty łączy niewiele: mają jądro komórkowe i nie tworzą tkanek. Należą do nich m.in. cudzożywne pierwotniaki, samożywne glony i euglena, która odżywia się na oba sposoby. Pantofelek żyje w słodkiej wodzie, hipotonicznej wobec jego wnętrza, więc woda stale wnika do niego na drodze osmozy - jej nadmiar usuwają wodniczki tętniące.
U pasożytów żywiciel ostateczny to ten, w którym pasożyt rozmnaża się płciowo, a żywiciel pośredni - ten, w którym rozmnaża się bezpłciowo lub przechodzi rozwój larwalny. O nazwie nie decyduje więc to, kto choruje: zarodziec malarii rozmnaża się płciowo w samicy komara widliszka, a człowiek jest żywicielem pośrednim. Toksoplazma rozmnaża się płciowo w kocie; człowiek zaraża się przez niedogotowane mięso, niemyte warzywa lub ręce ubrudzone ziemią, w której były kocie odchody.
Grzyby nie są roślinami: nie mają chloroplastów, a ścianę komórkową buduje u nich chityna. Strzępki wydzielają enzymy, trawią pokarm poza ciałem i wchłaniają proste związki całą powierzchnią, dlatego grzybnia jest tak rozgałęziona. Pokarm zdobywają na trzy sposoby: pleśń na chlebie jest saprobiontem, grzyb wywołujący grzybicę skóry - pasożytem, a maślak rosnący pod sosną - symbiontem (mikoryza). Grzyba trującego nie zdradza smak ani zapach, więc zbiera się wyłącznie gatunki znane na pewno, a przy podejrzeniu zatrucia od razu dzwoni się pod 112, nie czekając na objawy.
Porost to grzyb żyjący w symbiozie z glonem lub sinicą. Nie ma korzeni, więc wodę z deszczu i mgły chłonie całą plechą razem z zanieczyszczeniami - stąd wrażliwość na dwutlenek siarki. Skalę porostową czyta się od braku porostów (powietrze silnie zanieczyszczone) przez plechy skorupiaste i listkowate do krzaczkowatych (powietrze czyste).
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
