BIOLOGIJA
SKRIPTA ZA DRŽAVNU MATURU
Marko Galić
Kristina Kučanda
2
Autori:
prema:
Marko Galić
Ispitni katalog
marko.gspn@gmail.com
za državnu maturu
Kristina Kučanda
u šk. god. 2011/2012.,
streberica.gimnazijalka@yahoo.com
Biologija,
NCVVO
www.ncvvo.hr
Objavljeno na:
Kontakt : info@drzavna–matura.com
www.drzavna–matura.com
Skripta se može koristiti samo za individualne potrebe korisnika uz poštivanje svih autorskih i
vlasničkih prava. Zabranjeno je mijenjati, distribuirati, prodavati, licencirati ili koristiti sadržaj
u komercijalne ili bilo koje druge svrhe bez dozvole autora. Skripta se koristi na vlastitu
odgovornost i autori se ne mogu smatrati odgovornima za bilo kakvu štetu koja na bilo koji
način može nastati korištenjem.
Zagreb, 2011.
PAŽNJA: Skripta se kontinuirano usavršava i dorađuje. Najnoviju verziju i
prateće materijale možete pronaći na drzavna-matura.com.
3
Sadržaj
Uvod ...........................................................................................................................................7
1
BIOLOGIJA STANICE ................................................................................................................. 8
a.
Definicija biologije ............................................................................................................... 8
b. Etape i metode istraživanja u biologiji ............................................................................... 9
c.
Značenje bioloških otkrića za život čovjeka ..................................................................... 13
d. Uloge osoba koje su značajno doprinijele razvoju biologije........................................... 13
e.
Organizacijske razine živog svijeta ................................................................................... 15
f.
Kemijski sastav živih bića te struktura i uloga organskih i anorganskih spojeva u njima
16
g.
Prokariotska i eukariotska stanica, građa i uloga njihovih glavnih organela i struktura
32
h. Stanične diobe (mitoza i mejoza) i njihova uloga u višestaničnom organizmu............. 44
i.
Procesi fotosinteze, staničnoga disanja i vrenja.............................................................. 52
j.
Osnovne etape i procesi razvitka te strukturna i funkcionalna organizacija
višestaničnoga organizma ........................................................................................................ 54
2
MIKROBIOLOGIJA .................................................................................................................. 57
a.
Razlike između virusa i živih bića, mehanizam umnožavanja virusa u živim stanicama
57
b. Biološka raznolikost i sistematska podjela živog svijeta ................................................. 59
c.
Glavni dijelovi prokariotske stanice, njihove uloge i razmnožavanje prokariota.......... 61
d. Uloga prokariota (bakerija) u biosferi i u životu čovjeka ................................................ 68
e.
3
Načini suzbijanja bolesti uzrokovanih bakterijama i virusima........................................ 70
PROTOKTISTA I GLJIVE........................................................................................................... 73
a.
Osobine glavnih skupina heterotrofnih i autotrofnih protoktista i njihova uloga u
biosferi ....................................................................................................................................... 73
4
b. Osobine gljiva i njihova ulogu u biosferi .......................................................................... 86
c.
Osobine i značenje lišaja ................................................................................................... 90
d. Značenje protoktista i gljiva za čovjeka; mjere za suzbijanje bolesti uzrokovanih
parazitskim protoktistima i gljivicama..................................................................................... 91
4
BOTANIKA .............................................................................................................................. 93
a.
Zajedničke osobine biljaka i osnovna organizacija biljnoga tijela .................................. 93
b. Glavne skupine biljaka i njihovi predstavnici, usavršavanje njihove građe i uloge s
prilagođavanjem životu na kopnu ........................................................................................... 95
c.
Razlike u životnim ciklusima različitih skupina biljaka .................................................. 100
d. Značenje biljaka u biosferi i životu čovjeka.................................................................... 105
e.
Raznolikost flore i vegetacije Hrvatske .......................................................................... 106
f.
Osnovni procesi vezani uz promet vode u biljkama ...................................................... 108
g.
Značenje procesa vezanih uz izmjenu tvari i energije u biljci te utjecaj ekoloških
čimbenika na te procese......................................................................................................... 111
h. Osnovne etape i procesi na kojima se temelji razvitak biljaka te utjecaj vanjskih i
unutarnjih čimbenika na te procese ...................................................................................... 119
i.
5
Gibanja biljaka.................................................................................................................. 123
ZOOLOGIJA........................................................................................................................... 125
a.
Zajedničke osobine životinja, osobitosti glavnih skupina ............................................. 125
b. Razvrstati općepoznate životinjske vrste u pripadajuće glavne skupine..................... 126
6
BIOLOGIJA ČOVJEKA ............................................................................................................ 130
a.
Kemijski sastav tijela čovjeka, uloga glavnih anorganskih i organskih spojeva ........... 130
b. Sastav tjelesnih tekućina, sastav i uloge krvi ................................................................. 130
c.
Smještaj u tijelu, građa, uloga i način rada srca i krvožilnoga sustava ........................ 134
d. Smještaj u tijelu, građa, uloga i način rada dišnog sustava .......................................... 138
e.
Smještaj u tijelu, građa, uloga i način rada imunološkog sustava................................ 142
f.
Smještaj u tijelu, građa, uloga i način rada probavnog sustava ................................... 145
5
g.
Smještaj u tijelu, građa, uloga i način rada metaboličkog sustava .............................. 150
h. Smještaj u tijelu, građa, uloga i način rada sustava za regulaciju sastava tjelesnih
tekućina ................................................................................................................................... 153
i.
Smještaj u tijelu građa, uloga i način rada sustava organa za kretanje ....................... 158
j.
Smještaj u tijelu, građa, uloga i način rada endokrinog sustava .................................. 165
k.
Smještaj u tijelu, građa, uloga i način rada spolnog sustava ........................................ 169
l.
Smještaj u tijelu, građa,uloga i način rada osjetilnog i živčanog sustava .................... 176
m.
Značenje pojedinih organa i organskih sustava u održavanju homeostaze organizma
188
n. Glavni poremećaji i bolesti organa i organskih sustava čovjeka; čimbenici koji
unaprjeđuju ili narušavaju zdravlje čovjeka .......................................................................... 190
7
GENETIKA ............................................................................................................................. 201
a.
Osnovni genetički pojmovi i njihovi međuodnosi ......................................................... 201
b. Kemijska građa i mehanizam djelovanja gena............................................................... 203
c.
Građa i organizacija nasljedne tvari virusa, prokariota i eukariota ............................. 205
d. Značenje mejoze i križanja za nasljeđivanje .................................................................. 208
e.
Vrste promjena genotipa, uzroci i posljedice ................................................................ 219
f.
Primjena genetike na različitim podružjima ljudske djelatnosti .................................. 222
8
EVOLUCIJA............................................................................................................................ 227
a.
Osnovni pojmovi i etape kemijske i biološke evolucije................................................. 227
b. Dokazi evolucije ............................................................................................................... 229
c.
Osnovne postavke Darwinove selekcijske teorije evolucije te glavne pokretačke sile
evolucijskog procesa ............................................................................................................... 236
d. Evolucija čovjeka .............................................................................................................. 241
9
EKOLOGIJA ........................................................................................................................... 243
a.
Osnovni ekološki pojmovi i njihovi međuodnosi ........................................................... 243
b. Odnosi između živih bića i abiotičkih čimbenika okoliša .............................................. 246
6
c.
Odnosi između živih bića u biocenozi (biotički čimbenici) ........................................... 248
d. Glavne osobine biocenoza i ekosustava ........................................................................ 251
e.
Odnosi ishrane u biocenozi, kruženje tvari i protjecanje energije u ekosustavu........ 253
f.
Štetni utjecaji čovjeka na biosferu i mjere kojima se štetni utjecaji mogu smanjiti
(održivi razvoj u Republici Hrvatskoj i u svijetu) ................................................................... 257
10 NEKI PREPORUČENI POKUSI ............................................................................................... 264
a.
Dokazivanje prisutnosti škroba....................................................................................... 264
b. Dokazivanje koagulacije bjelančevina ............................................................................ 265
c.
Mikroskopsko promatranje plastida .............................................................................. 266
Mikroskopsko promatranje leukoplasta .................................................................................. 266
Mikroskopsko promatranje kromoplasta ................................................................................. 268
Mikroskopsko promatranje kloroplasta ................................................................................... 270
d. Dokazi osmoze u biljnoj stanici....................................................................................... 273
7
Uvod
Namjena je ove skripte ukratko obuhvatiti gradivo navedeno u Ispitnom katalogu za državnu
maturu iz biologije, podjelom i redoslijedom kako je ono u tom katalogu navedeno (uz neka
manja odstupanja kako bi se smanjilo rascjepkavanje sadržajno povezanog gradiva). Boja
teksta i stupanj osjenčanosti upućuje na težinu gradiva, u pravilu istim sistemom kako je ono
podijeljeno u ispitnom katalogu: zelenom je napisano ono što je u katalogu navedeno kao
"nužno" (za pozitivnu ocjenu), narančastom ono što je navedeno kao "važno" (za više ocjene
bilo bi dobro poznavati i to), a tamnocrvenom "vrijedno" (za odličnu ocjenu bilo bi dobro
poznavati i to). Ljubičasto su napisani neki sadržaji koji se neće ispitivati, ali pristupnicima
mogu biti korisni za razumijevanje sadržaja koji će se ispitivati ili u daljnjem školovanju, i/ili
su bili navedeni u ranijim verzijama Ispitnog kataloga. Pristupnicima, osobito onima koji nisu
imali prikladnu nastavu biologije u srednjoj školi, preporuča se uz ovu skriptu koristiti i druge
izvore, kao što su od MZOŠ odobreni gimnazijski udžbenici.
Napomena: Ovom prvom izdanju skripte nedostaje najveći dio cjeline 5) Zoologija, kao i opisi
nekih od pokusa preporučenih u Ispitnom katalogu.
O autorima
Marko Galić autor je najvećeg dijela skripte. Kristina Kučanda autorica je prvobitne
nedovršene skripte za državnu maturu 2010. na temelju koje je ova skripta djelomično
rađena, autorica je poglavlja Ekologija i mikroskopskih crteža u pokusima u ovoj skripti te je
ovu skriptu pregledala i uredila.
8
1 BIOLOGIJA STANICE
a. Definicija biologije
Biologija (grč. bios = život, logos = govor, riječ) → znanost koja proučava život (živa bića i
životne procese). Biologija kao znanost o životu osnova je razumijevanja prirode koja nas
okružuje, procesa koji se u njoj događaju, poimanja sebe kao organizma i kao dijela prirode.
Zajedničke osobine živih bića:
• Sva živa bića izgrađena su od stanica
• Kretanje (pokretljivost)
• Podražljivost (iritabilnost)
• Prilagodljivost (adaptacija)
• Metabolizam (izmjena tvari)
• Rast i razvitak
• Razmnožavanje
• Nasljeđivanje
• Starenje i umiranje
• Jedinstvenost
• Evolucija
Osnovne grane biologije
GRANA
PROUČAVA:
zoologija
životinje
botanika
biljke
mikrobiologija
mikroorganizme (organizme presitne da bi se
promatrali golim okom)
citologija
stanice
fiziologija
funkcije životnih procesa u pojedinim
tkivima, organima, sustavima organa i
organzimima
9
genetika
nasljeđivanje
evolucija
postanak i razvoj života i pojedinih vrsta
organizama
molekularna biologija
životne procese u stanicama na molekularnoj,
biokemijskoj razini
biokemija (grana i kemije i biologije)
kemijske reakcije u živim organizmima
odnosno među tvarima koje se obično nalaze
u živim organizmima
ekologija
odnose među živim organizmima te između
živih organizama i njihovog okoliša
anatomija
građu tijela čovjeka
morfologija
oblik i građu organizama
sistematika
svrstava žive organizme u skupine
(kategorije) prema sličnosti i razlikama
odnosno srodnosti (vrsta i kategorije više i
niže od vrste)
b. Etape i metode istraživanja u biologiji
Etape istraživanja u biologiji (osnovni koraci u znanstvenom istraživanju):
Znanstvena metoda → način stjecanja informacija o svijetu predlaganjem mogućih
rješenja unutar istraživačke problematike. Neke znanstvene metode u biologiji:
• Opažanje
10
• Mikroskopiranje
• Seciranje
• Stanično frakcioniranje
• Kultura stanica
• Obilježavanje radioizotopima
• Protočna citometrija
• Upotreba računala
Opis znanstvenih metoda u istraživanju
Mikroskopiranje – vidi dalje
Stanično frakcioniranje – postupak rastavljanja stanica na sastavne dijelove, izdvajanje
pojedinih staničnih organela ili još manjih staničnih dijelova u homogene frakcije.
Stanice se u postupku frakcioniranja kidaju, a manje stanične komponente, na osnovi
različite gustoće, odvajaju se CENTRIFUGIRANJEM. Centrifuga je uređaj u kojem se
kružnom vrtnjom velikom brzinom organela razdvajaju na temelju brzine njihova
taloženja. Prvim se centrifugiranjem istalože najveći djelovi stanice, sljedećim
centrifugiranjem (na većoj brzini) istalože se nešto manji itd. Najteže se istalože
ribosomi budući da su najmanji, najlakši.
Autoradiografija (obilježavanje radioizotopima) – radioizotopi su izotopi elemenata
koji imaju nestabilne jezgre, koje se raspadaju uz pojavu ionizirajućeg zračenja.
Ugradnjom radioizotopa u neku molekulu može se pratiti, na osnovi zračenja, njegov
put po stanici (npr. možemo pratiti put hrane od korijena do lista, ovom je metodom
utvrđeno da se DNA replicira u jezgri, ugradnja CO2 iz zraka u molekulu šećera...)
Kultura stanica – uzgoj stanica u posudama, izvan organizma. Posuda s hranjivom
podlogom (tvar koja podržava rast i reprodukciju kulture) mora biti sterilna kako
mikroorganizmi ne bi uništili kulturu (primjena: proizvodnji cjepiva, antitijela, enzima,
hormona, suvremena poljoprivreda, biotehnologija...)
11
Protočna citometrija – metoda pomoću koje se određuje broj, veličina i oblik stanica,
prisutnost staničnih pigmenata ili različite faze staničnog ciklusa. Zasniva se na protoku
pojedinačnih stanica u odgovarajućoj otopini kroz tanku kapilaru uz koje su
postavljeni izvor laserske zrake i detektor. Ova metoda ne uništava stanice i
omogućuje njihovu daljnu uporabu
Računala – koriste se u mikroskopiji i kod mnogih medicinskih dijagnostičkih
metoda. Pomoću računala znanstvenici obrađuju i objavljuju istraživanja
Građa svjetlosnog mikroskopa i uloga dijelova
Mikroskop → instrument za promatranje predmeta koji su previše mali da bi se mogli vidjeti
golim okom.
MIKROSKOP
Svjetlosni
Elektronski
mikroskop
mikroskop
Dijelovi mikroskopa:
a - podloga
b - nepomični dio stalka
c - pomični dio stalka
d - tubus
d1 - prostor za prizmu
e - stolić
f - "revolver" za objektive
stalak
12
g - objektiv
h - okular
i - veliki ili makrometarski vijak
j - mali ili mikrometarski vijak
k - zrcalo (ili drugi izvor svjetla)
l - kondenzor
m - vijak za vertikalno pomicanje kondenzora
n - iris-zaslon
o - okvir za filtere
p - vijak za horizontalno pomicanje kondenzora
Mikroskopi imaju stalak koji se nalazi na čvrstom podnožju. Jednostavniji mikroskopi imaju
zrcalo pomoću kojega usmjeravamo snop svjetlosti na predmet promatranja. Noviji imaju
ugrađenu rasvjetu. Na stalku se nalazi stolić mikroskopa → na njega postavljamo predmet
promatranja. Ispod stolića je kondenzor → sustav leća s ulogom boljeg osvjetljenja. Pomoću
iris-zaslona prilagođavamo jačinu osvjetljenja. Objektivi (stvara povećanu sliku predmeta) su
pričvršćeni na nosaču objektiva ili revolveru. Gornji dio mikroskopa je tubus, na čijem se
kraju nalazi okular → dodatno povećava sliku predmeta. Pomoću makrovijka možemo
grublje, a pomoću mikrovijka finije izoštriti sliku
Osnovna pravila mikroskopiranja
1. Pomicanjem zrcala treba pronaći dobro osvjetljenje.
2. Kondenzor pri većim povećanjima podignuti, a pri manjim spustiti.
3. Stavi preparat na mikroskop.
4. Okreni revolver mikroskopa s objektivima na najmanje povećanje.
5. Gledajući sa strane, objektiv pažljivo spusti makrovijkom tako da gotovo dodiruje
preparat.
6. Ako nosiš naočale, skini ih i odloži.
7. Lijevim okom ako si dešnjak, a desnim ako si lijevak, gledaj u okular i traži sliku
okretanjem makrovijka u smjeru podizanja tubusa.
8. Sliku izoštri mikrovijkom.
13
9. Preparat premještaj palcima po stoliću mikroskopa → traži najbolje vidljiv dio
preparata.
10. Okreni revolver na srednje povećanje i mikrovijkom izoštri sliku.
11. Po završetku mikroskopiranja, okreni revolver na najmanje povećanje, skini preparat
sa stolića, pažljivo očisti i spremi mikroskop.
ELEKTRONSKI MIKROSKOP → umjesto vidljive svjetlosti i optičkih leća koristi zraku
elektrona koju usmjerava fokusirajući elektromagnetko polje (transmisijski elektronski
mikroskop – TEM, skenirajući elektronski mikroskop – SEM)
Usporedba građe i rada elektronskog mikroskopa sa svjetlosnim mikroskopom
Elektronski mikroskop ima daleko veće povećanje od svjetlosnog. Elektronski mikroskop
umjesto vidljive svjetlosti i optičkih leća koristi zraku elektrona. Elektronski mikroskop ima
oko 1000 puta veću moć razlučivanja (sposobnost mikroskopa da dvije bliske točke prikaže
odvojeno). Elektronskim je mikroskopom moguće vidjeti mnogo više detalja u građi stanice.
c. Značenje bioloških otkrića za život čovjeka
Značaj biologije pri proizvodnji hrane i kontroliranju bolesti:
Kultura stanica se koristi u proizvodnji cjepiva, lijekova, antitijela, enzima, hormona.
Kultura biljnog tkiva nalazi primjenu u poljoprivredu i biotehnologiji za oplemenjivanje
biljaka, za dobivanje biljnih sadnica bez virusnih bolesti te za dobivanje genetski
preinačenih biljaka. Stanično frakcioniranje omogućuje detaljnije istraživanje građe i
funkcije stanice. Protočna citometrija koristi se pri dijagnostici raznih bolesti, pri tipizaciji
tkiva, u mljekarskoj industriji za utvrđivanje ukupnog broja bakterija u sirovom
mlijeku i dr.
d. Uloge osoba koje su značajno doprinijele razvoju biologije
OSOBA
Robert HOOK (17. st.)
DOPRINOS U RAZVOJU BIOLOGIJE
promatrao tanke prereze pluta (stijenke mrtvih
stanica) pomoću vrlo primitivnoga mikroskopa; prvi
14
uporabio naziv cellula = lat. STANICA
Antony van
„otac mikroskopa” – usavršio mikroskop i dobio
LEEUWENHOEK (1632. –
povećanje ~270×; prvi promatrao živi jednostanični
1723.)
organizam (mikroorganizme iz usne šupljine,
spermije, krvne stanice…)
Carl LINNÉ (1707. – 1778.)
binarna nomenklatura, osnivač taksonomije ili
sistematike
Matthias SCHLEIDEN
STANIČNA TEORIJA – sva su živa bića građena od
(botaničar) i Theodor
stanica
SCHWANN (zoolog) (18. st.)
Charles DARWIN (1809. –
teorija evolucije: razvijeniji organizmi razvili su se iz
1882.)
jednostavnijih
Louis PASTEUR (1822. –
dokazao je da mikroorganizmi nastaju iz već
1895.)
postojećih mikroorganizama i da su uzročnici
zaraznih bolesti i vrenja, razvio i razjasnio cijepljenje
(protiv kokošje kolere, bedrenice, bjesnoće…);
osmislio i razvio PASTERIZACIJU
Gregor Johann MENDEL
osnivač znanstvene genetike: postavio zakone
(1822. – 1884.)
nasljeđivanja
Ernest HAECKEL (19. st.)
utemeljio ekologiju
Robert KOCH (1843. – 1910.) otkrio uzročnika tuberkuloze i kolere, usavršio
hranjive podloge za uzgoj bakterija i tehnike
mikroskopiranja bakterija
Alexander FLEMING (1881.
otkrio prvi antibiotik (penicilin)
– 1955.)
Dragutin GORJANOVIĆ –
otkrio ostatke neandertalaca (krapinskoga pračovjeka)
KRAMBERGER (1856. –
na Hušnjakovu brdu pored Krapine
1927.)
A. OPARIN (1938.)
ruski biokemičar; pretpostavio da su prve organske
molekule mogle nastati od plinova u praatmosferi;
iznio ideju kemijske evolucije (proces spontane
sinteze složenijih organskih molekula iz
15
jednostavnih)
Stanly MILLER (1953.)
pokusom dokazao da su male organske molekule
mogle nastati abiotički
J. WATSON i F. CRICK
otkrili strukturu i načelo replikacije DNA
(1953.)
Thomas Hunt MORGAN (20.
radio istraživanja na vinskim mušicama; povezao
st.)
genetiku i citologiju i razvio kromosomsku teoriju
nasljeđivanja (= morganizam)
Milislav DEMEREC (20. st.)
doprinio masovnoj proizvodnji antibiotika (penicilin),
primjenio genetičke metode u tehnologiji (uzgoj
korisnih mikroorganizama)
e. Organizacijske razine živog svijeta
16
f. Kemijski sastav živih bića te struktura i uloga organskih i anorganskih
spojeva u njima
Biogeni elementi
Sva živa bića izgrađena su od biogenih kemijskih elemenata. U prirodi su otkrivena 92
kemijska elementa od kojih je 60 biogenih elemenata koji izgrađuju živa bića.
Kemijski
Simbol
% u ljudskom
Biološka
element
kemijskog
tijelu
važnost ili
elementa
kisik
O
funkcija
65
Potreban za
dobivanje
energije,
sastojak vode i
organskih
molekula
ugljik
C
18.5
Sastojak svih
organskih
molekula
vodik
H
9.5
Nosač
elektrona,
sastojak vode i
organskih
molekula
dušik
N
3.3
Sastojak
proteina i
nukleinskih
kiselina
kalcij
Ca
1.5
Izgrađuje kosti
17
i zube, potreba
za stezanje
mišića
fosfor
P
1.0
Sastojak
nukleinskih
kiselina, važan
u prijenosu
energije
kalij
K
0.4
Važan za
funkciju živaca
sumpor
S
0.3
Sastojak nekih
proteina
klor
Cl
0.2
Glavni
negativni ion u
izvastaničnoj
tekućini
natrij
Na
0.2
Glavni
pozitivni ion u
izvanstaničnoj
tekućini, važan
za funkciju
živaca
magnezij
Mg
0.1
Važan dio
enzima u
prijenosu
energije,
sastojak
klorofila
željezo
Fe
0.05
Sastojak
hemoglobina
18
Gotovo 95% mase većine organizama čine ugljik, kisik, vodik i dušik
Razlika u zastupljenosti kemijskih elemenata u živoj i neživoj prirodi
Živi i neživi svijet grade isti kemijski elementi, ali su različito zastupljeni u živoj i
neživoj prirodi
Najzastupljeniji elementi u neživoj prirodi: O, Si, Al
W/%
ŽIVA PRIRODA
NEŽIVA PRIRODA
C
20
0.2
O
60
50
H
10
1
N
3.5
0.03
Na
0.2
2.5
Fe
0.1
4
Si
0.004
26
Značenje anorganskih soli (minerala) u tjelesnim tekućinama i čvrstim strukturama (zubi,
kosti, ljušture):
Veliko značenje imaju u mehanizmu samoregulacije sastava iona u stanici, tzv.
natrij/kalij crpka - važno za prijenos živčanih impulsa
Kalcij je važan u strukturi kostiju i zubi
Natrij je važanu regulaciji krvnog i osmotskog tlaka tjelesnih tekućina, u mehanizmu
provođenja živčanih impulsa, radu srca, mišićnoj kontrakciji
Ugljik kao središnji atom u organskim molekulama
19
Među biogenim elementima ističe se ugljik – nalazi se u svim organskim
molekulama
Ugljikovi se atomi međusobno vezuju čvrstim kovalentnim vezama u lančaste,
razgranjene ili prstenaste molekule. Na ugljikove atome mogu se vezati različite
kemijske skupine koje određuju fizikalna i kemijska svojstva pojedinih djelova
organske molekule. Ovisno o fizikalno-kemijskim svojstvima, organske
molekule mogu ostvarivati različite tipove veza s drugim molekulama u svom
neposrednom okolišu. Kemijske veze koje se na taj način ostvaruju često su
slabe i povratne. To znači da se lako uspostavljaju, prekidaju i ponovo
uspostavljaju → to je iznimno važno u svim životnim procesima
Razlika između organskih i anorganskih molekula
Organske molekule uvijek sadrže ugljik!
ANORGANSKE TVARI: VODA, SOLI, KISELINE
ORGANSKE TVARI: UGLJIKOHIDRATI, LIPIDI, BJELANČEVINE, NUKLEINSKE KISELINE
Međusobni odnos monomera i polimera
Monomeri izgrađuju polimere. Npr. aminokiseline (monomeri) međusobno se vezuju
peptidnom vezom u bjelančevine (polimeri), nukleotidi→DNA, monosaharidi→polisaharidi
monomer
oligomer
polimer
Polimerizacija
20
MAKROMOLEKULA
PODJELA I GRAĐA
ULOGA
Lipidi
trigliceridi (glicerol +
-pohranjivanje
više masne kiseline)
energije
fosfolipidi (glicerol +
-izgradnja
više masne kiseline +
membrana
PRIMJER
masti, ulja
lecitin
fosfatna skupina)
Steroidi
Ugljikohidrati
-sastojak membrana
-kolesterol
-hormoni
-testosteron
monosaharidi
-izvor energije
-glukoza, fruktoza
(heksoze – 6
-gradivni dijelovi
-deoksiriboza, riboza
ugljikovih atoma,
DNA i RNA
pentoze – 5
ugljikovih atoma)
disaharidi
šećer u biljaka
saharoza
polisaharidi
-potpora tijela
-hitin, celuloza
-pohranjivanje
-škrob, glikogen
energije
Proteini
polimeri
-prijenos tvari
-hemoglobin
aminokiselina
-rad mišića
-miozin i aktin
(karboksilna skupina
-zgrušavanje krvi
-trombin, fibrin
– COOH, amino
-imunitet
-antitijela
skupina –NH2)
-ubrzavanje
-enzimi
kemijskih reakcija
Nukleinske kiseline
polimeri nukleotida
-prijenos genske
-deoksiribonukleinska
(dušična baza +
upute s roditelja na
kiseline, DNA
pentoza + fosfatna
potomstvo
- ribonukleinska
skupina)
-sinteza proteina
kiselina, RNA
21
Zajednička svojstva lipida, netopljivost u vodi
Lipidi uključuju velik broj različitih molekula koje se otapaju u organskim otapalima. Zbog
nepolarnih veza C – C i C – H NISU topivi u vodi. Lipidi se u vodi rasprše u sitne kapljice
stvarajući emulziju.
Osnovne biološke uloge lipida su:
Pohranjivanje energije
Izgradnja bioloških membrana
Prijenos signala među stanicama
Uloga masti, ulja, fosfolipida i steroida
MASTI i ULJA su po kemijskom sastavu TRIGLICERIDI, a glavna im je uloga
pohranjivanje energije
FOSFOLIPIDI – izgrađuju stanične membrane svih živih bića
STEROIDI – stanične membrane životinjskih stanica i stanica čovjeka sadrže steroid
KOLESTEROL → ishodišna molekula za sintezu spolnih hormona (estrogena,
progesterona i testosterona), hormona nadbubrežnih žlijezda (kortizola i aldosterona)
i vitamina A, D i E
Značenje zasićenih i nezasićenih masnih kiselina
Masne kiseline sastoje se od dugačkih molekula (16-20 C-atoma) koje najednom kraju imaju
kiselinsku skupinu –COOH. Razlikujemo zasićene i nezasićene masne kiseline. Zasićene
masne kiseline (palmitinska, stearinska) → veze između C – atoma jednostruke, a nezasićene
masne kiseline (oleinska) imaju jednu dvostruku vezu. U mastima su zasićene, a u uljima
nezasićene masne kiseline. Maslinovo ulje ima nezasićene masne kiseline (linolnu i oleinsku),
zato je lako probavljivo i ima veliku prehrambenu vrijednost. Razgradnjom masnih kiselina
22
oslobađa se dvostruko više energije nego razgradnjom jednake mase glukoze, zato masne
kiseline spadaju u glavne spremišne molekule stanice
Steroidi – primjeri iz svakodnevnog života
Znamo da je kolesterol zapravo steriod. Molekule kolesterola su važne i tijelu moraju stalno
biti na raspolaganju. Unosi se putem hrane, ali ga i sam organizam sintetizira u jetri. Ipak,
suvišan kolesterol je štetan → suvišak tijelo ne može iskoristiti te ga zadržava u krvi i taloži
na stijenkama krvnih žila → ATEROSKLEROZA – ovo stanje može dovesti, zbog
začepljenja krvni žila ateromima, do moždanog udara ili koronarnih bolesti srca. Steroidi se
ćesto koriste u bodybuildingu → radi povećanja mišićne mase (moguće posljedice: akne,
razvoj grudi kod muškarca, oštećenja jetre...). Steroidi su ishodišne molekule za sintezu
testosterona, estrogena, progesterona, kortizola, aldosterona.
Podjela ugljikohidrata
MONOSAHARIDI ili jednostavni šećeri koji mogu biti izgrađeni od tri (trioze), pet
(pentoze) ili šest (heksoze) međusobno povezanih atoma ugljika. Riboza i
deoksiriboza su pentoze. Glukoza, fruktoza i galaktoza su heksoze – imaju istu
kemijsku formulu C6H12O6 , ali su različite strukture pa i različitih svojstava
OLIGOSAHARIDI ili složeni šećeri koji su izgrađeni od dviju do deset molekula
monosaharida. Najznačajniji oligosaharidi su disaharidi (nastaju spajanjem dviju
molekula monosaharida kovalentnom vezom → GLIKOZIDNA VEZA, a izdvaja se
molekula vode. Disaharidi su saharoza (glukoza + fruktoza), laktoza ili mliječni šećer
(glukoza + galaktoza), MALTOZA (glukoza + glukoza)
POLISAHARIDI ili složeni šećeri kod kojih je više od deset molekula monosaharida
povezano u duge polimerne lance. Polisaharidi mogu biti STRUKTURNI (hitin,
celuloza) i REZERVNI (glikogen, škrob)
23
Monosaharidi, disaharidi, polisaharidi
MONOSAHARIDI se dijele na PENTOZE (riboza i deoksiriboza → ulaze u sastav
nukelinskih kiselina), HEKSOZE (GLUKOZA → najvažniji izvor energije za živi svijet,
nastaje u biljkama kao produkt fotosinteze, a u životinjskom organizmu nalazi se kao krvni
šećer. Organizmi iz glukoze oslobađaju energiju kroz proces staničnog disanja ili biološke
oksidacije, ima sladak okus, lako topljiva u vodi. FRUKTOZA → vrlo sladak šećer, topljiv u
vodi, nalazi se u voću → voćni šećer. Galaktoza se nalazi u mlijeku sisavaca)
DISAHARIDI nastaju spajanjem dviju molekula monosaharida glikozidnom vezom, a
izdvaja se molekula vode. Npr. SAHAROZA – sastoji se od glukoze i fruktoze, nalazi se
ušećernoj trsci i repi. LAKTOZA – sastoji se od glukoze i galaktoze i nalazi se u mlijeku.
Maltoza se sastoji od dvije molekule glukoze i često se naziva slad
POLISAHARIDI su STRUKTURNI (hitin → strukturni polisaharid, polimer glukoze koji
sadrži aminoskupinu, ne otapa se u vodi, nije probavljiv, glavni je sastojak oklopa
člankonožaca i staničnih stijenki hifa nekih gljiva, ima potpornu i zaštitnu ulogu jer je otporan
na vanjske utjecaje. celuloza→ strukturni polisaharid, polimer glukoze, izgrađuje staničnu
stijenku biljnih stanica i hife nekih gljiva što im daje čvrstoću. Ima široku primjenu u
svakodnevnom životu → pamučna vlakna, drveni namještaj, papir) REZERVNI (škrob →
građen od molekula glukoze koje tvore spiralne lance, ima ulogu pričuvne hrane u
sjemenkama: pšenice, kukuruza, riže.... Velike količine skroba pohranjenog u škrobnim
zrncima nalazi se u gomoljima krumpira, jako važan u prehrani. glikogen →rezervni
polisaharid kod čovjeka i životinja, pohranjuje se u jetri i mišićima. Kada je tijelu potrebna
energije glikogen se razgrađuje do glukoze)
Struktura aminokiselina i peptidna veza
Proteini (bjelančevine) su izgrađene od aminokiselina. Svaka aminokiselina sadrži
karboksilnu skupinu –COOH, aminoskupinu NH2 i R-skupinu ili aminokiselinski
ogranak. R – skupina specifična je za pojedinu aminokiselinu i može biti različite
24
veličine i kemijske strukture (npr. kod glicina ogranak je vodikov atom, a kod alanina
metilna skupina).
Aminokiseline se međusobno vezuju peptidnim vezama u polipeptidne lance. Peptidna
veza nastaje između karboksilne skupine jedne aminokiseline i aminoskupine druge
aminokiseline, a izdvaja se molekula vode.
Nastajanje peptidne veze
Značenje enzima za kemijske reakcije u živim bićima
Bez aktivnosti enzima većina kemijskih reakcija u biološkom sustavu ne bi se odvijala,
ili bi bila toliko spora da se ne bi mogla odviti u uvjetima u kojima se odvija život. Za
život stanice potrebno je brzo odvijanje kemijskih reakcija – to je svojstvo enzima:
ubrzavaju kemijske reakcije više od milijun puta, pritom se ne troše niti mijenjaju svoja
kemijska svojstva. Veliku važnosti imaju u razgradnji hrane u probavnom sustavu
(ptijalin, pepsin, polipeptidaza, dipeptidaza), pri replikaciji DNA i dr.
Kako enzimi ubrzavaju kemijske reakcije
ENZIMI ili BIOKATALIZATORI su proteini bez čije se aktivnosti većina kemijskih reakcija u
biološkom sustavu ne bi odvijala dovoljno brzo za postojanje života. Posebnost djelovanja
enzima očituje se u njihovoj specifičnosti, odnosno djeluju samo na određenu vrstu tvari.
Lipaze samo na lipide, amilaze samo na ugljikohidrate, peptidaze na proteine (nazivi enzima
25
tvore se tako da se korijenu naziva koji govori o njegovu djelovanju doda nastavak –aza).
Tvar na koju enzim djeluje naziva se SUPSTRAT. Mjesto na enzimu na koje se veže supstrat
jest AKTIVNO MJESTO. Međudjelovanje enzima može se objasniti na principu ključ–brava u
kojem supstrat oblikom odgovara obliku aktivnog mjesta na enzimu. Vezivanje supstrata na
aktivno mjesto → PRIJELAZNO RAZDOBLJE.
Enzimi ubrzavaju kemijske reakcije sniženjem energije aktivacije molekula. Energija
aktivacije je količina energije potrebna molekulama za stupanje u kemijske reakcije.
Sniženjem energije aktivacije molekule brže stupaju u kemijske reakcije
Djelovanje ezima
Uzroci raznolikosti bjelančevina kao preduvjeta biološke raznolikosti
Sve biološke vrste i jedinke unutar vrsta međusobno se razlikuju upravo po proteinima
Proteini se sastoje od aminiokiselina povezanih peptidnom vezom. Poznato je 20
aminokiselina.
Vrsta bjelačevine ovisi o broju, vrsti i redosljedu aminokiselina. Čim se proteinu doda neka
nova aminokiselina nastaje novi protein. Npr. ako uzmemo 100 aminokiselina broj različitih
proteina koji mogu nastati je 20100 što je ogroman broj. Isto tako polipeptidi lanci se mogu
povezivati i savijati i zauzimati određene prostorne rasporede što donosi nebrojeno mnogo
kombinacija. Zato su proteini nositelji biološke specifičnosti.
26
Nukleinske kiseline
Nukleinske kiseline su složeni polimeri, tj. izgrađeni su od monomernih jedinica
NUKLEOTIDA. Nukleinske kiseline pohranjuju i prenose informacije unutar stanice.
Razlikujemo DNA (deoksiribonukleinska kiselina) i RNA (ribonukleinska
kiselina). Nukleotidi, koji izgrađuju nukleinske kiseline, sadrže: FOSFATNU
SKUPINU, ŠEĆER PENTOZU (deoksiriboza/riboza), DUŠIČNU BAZU
(prstenasta molekula koja sadrži dušik )
NUKLEOTIDI DNA u svom sastavu imaju deoksiribozu i jednu od četiri dušične
baze: ADENIN (A), GVANIN(A), CITOZIN(C), TIMIN(T)
NUKLEOTIDI RNA u svom sastavu imaju šećer ribozu i dušične baze: adenin,
gvanin, citozin, URACIL (U)
Dušične baze:
PIRIMIDINSKE (jedan prsten)
PURINSKE (dva prstena)
CITOZIN
ADENIN
TIMIN
GVANIN
27
URACIL
Molekula DNA izgrađena je od dvaju dugačkih lanaca → POLINUKLEOTIDNI LANCI
(taj lanac grade nukleotidi koji se vezuju preko šećera i fosfata). Dva polinukleotidna
lanca međusobno se vezuju VODIKOVIM vezama koje se uspostavljaju između
komplementarnih baza. Komplementarne baze su adenin-timin te gvanin–citozin u
molekuli DNA dok se u molekuli RNA umjesto timina pojavljuje uracil koji je
komplementaran adeninu, dakle adenin-uracil u molekuli RNA.
tri vodikove veze
GVANIN
CITOZIN
dvije vodikove veze
ADENIN
TIMIN
28
Usporedba DNA i RNA
PURINSKE BAZE
PIRIMIDINSKE BAZE
MONOSAHARID
BROJ LANACA
POLOŽAJ U EUKARIOTSKOJ
STANICI
DNA
A,G
T,C
deoksiriboza
2
jezgra, mitohondriji,
kloroplasti
VRSTE
-
RNA
A,G
U,C
riboza
1
jezgra i citoplazma
mRNA, tRNA, rRNA
Replikacija DNA i njezino značenje
Molekula DNA ima sposobnost samoumnožavanja ili autoreplikacije →
stvaranje vlasitith kopija. Replikacija je semikonzervativna, što znači da jedan
polinukleotidni lanac služi kao „kalup“ za sintezu drugog lanca. Tako nastaju
dvije molekule DNA od kojih svaka ima jedan stari i jedan novi
(novosintetizirani) lanac
Tok replikacije:
1. Kidanje vodikovih veza između dušičnih baza i razdvajanje polinukleotidnih
lanaca
2. Komplementarno spajanje slobodnih nukleotida (A=T, G≡C)
Replikacija se odvija uz prisustvo raznih enzima. Npr. enzim DNA–polimeraza
katalizira komplementarno povezivanje nukleotida novog i roditeljskog (starog)
lanca
29
stari lanac DNA
novi lanac DNA
Replikacija DNA
Razlika DNA i RNA
DNA
RNA
adenin, gvanin, timin,
adenin, gvanin, uracil,
citozin
citozin
broj lanaca
dva
jedan
pentoza
deoksiriboza
riboza
položaj u stanici
jezgra
jezgra i citoplazma
pravilna zavojitost
da
ne
dušične baze
Tri tipa RNA
VRSTA RNA
ULOGA
Prijenosna ili
Ribosomska RNA
Glasnička RNA
transportna (tRNA)
(rRNA)
(mRNA)
kroz citoplazmu
zajedno s
iz jezgre izlazi u
prenosi
proteinima
citoplazmu na
odgovarajuće
izgrađuje
ribosome s
aminokisleine do
ribosome
uputom za
glasničke RNA na
ribosomu
sintezu proteina
30
Značenje vode za održavanje života (sveukupnog i osobnog)
Voda kao najprisutnija tvar u prirodi velikim udjelom sudjeluje u izgradnji živih
bića. Prvi oblici života na zemlji nastali su u vodi jer je izvrstan medij za
međudjelovanje atoma i molekula. Oko 3 milijarde godina živa bića provela su u
oceanu. Zato vodu nazivamo kolijevkom života
VODA je polarna molekula ili DIPOL (na jednom kraju molekule nalazi se slab
negativan naboja, a na drugom kraju slab pozitivan naboja). Ovakav raspored
naboja uzrokuje međusobno povezivanje molekula vode vodikovim vezama
Molekula vode
SVOJSTVA VODE:
o Kohezija–povezivanje istovrsnih molekula
o Adhezija –povezivanje s molekulama drugih tvari
o Kapilarnost – posljedica adhezije i kohezije → kretanje tekućine protiv sile
teže kroz uzak prostor kapilare (npr. kretanje vode kroz kapilarni sustav
provodnih žila biljaka)
o Površinska napetost – na granici sa zrakom molekule vode stvaraju tanku
elsatičnu opnu ili „mrežicu“ koja kukcima omogućuje hodanje po vodenim
površinama ili plutanje lista po površini vode.
o Velik toplinski kapacitet – Toplinski kapacitet je količina topline koje treba
primiti 1 kg tvari da bi mu se tempreatura povisila za 1 °C. Tvari s malim
toplinskim kapacitetom brzo se zagriju već kod kratkog izlaganja toplini, dok
31
tvari s velikim toplinskim kapacitetom treba dugo izlagati toplini da bi se
temperatura tek malo povisila
o Visoka toplina isparavanja - voda na isparavanje troši mnogo energije, zato
se isparavanjem organizam hladi (drveće putem lišća, čovjek se znoji…)
o Anomalija vode – Ispod 0 °C voda prelazi iz tekućeg u čvrsto stanje – led. U
ledu su molekule vode razmaknute (led je „šupljikav“ i male gustoće). Led je
zato lakši od vode i pliva na njenoj površini→anomalija vode (gustoća vode
najveća je pri 4 °C)
Voda kao otapalo
Voda je vrlo dobro otapalo (za polarne i ionske tvari). Pri otapanju kuhinjske soli (NaCl)
dolazi do disocijacije ili razlaganja kristala natrijeva klorida (natrij i klor međusobno su
povezani ionskom vezom) na ione natrija (Na+) i ione klora (Cl-). Molekule vode okružuju
pozitivno nabijene ione natrija i negativno nabijene ione klora. Vodeni ovoji razdvajaju ione,
što im omogućuje nesmetano kretanje u prostoru i vezivanje s drugim česticama.
kristal NaCl
adhezija
otapalo
vodena otopina soli
kohezija
Otapanje kuhinjske soli u vodi
32
Hidrofilne su tvari koje "vole vodu" – dobro se otapaju u vodi. To su ionske tvari (kao što je
NaCl) i polarne molekule, jer je i voda polarna molekula ("slično se otapa u sličnom").
Hidrofobne su tvari koje "se boje vode" – ne otapaju se dobro u vodi. To su uglavnom
nepolarne molekule (kao što su ugljikovodici).
g. Prokariotska i eukariotska stanica, građa i uloga njihovih glavnih
organela i struktura
Građa stanice prokariota i eukariota
Prokariotske stanice ili protocite nemaju oblikovanu jezgru. Naziv prokariot (grč. pro – prvi,
prije; karyon – jezgra), u prijevodu „prije jezgre“ ili „primitivna jezgra“, a označava izostanak
ovojnice koja odvaja nasljednu tvar od ostatka stanice. Područje stanice u kojemu se nalazi
kružna DNA bez ovojnice zove se nukleoid. Prokariotske stanice nemaju organele (strukture
omeđene ovojnicom). Svaka stanica ujedno je i organizam → nikada ne izgrađuju
mnogostanični organizam
Eukariotske stanice ili eucite (grč. eu – pravi, dobar) imaju jezgru omeđenu ovojnicom. Ima
organele. Znatno je složenija i veća (10-25 puta) od prokariotske stanice. Razlikujemo dva
osnovna tipa eukariotske stanice: BILJNA i ŽIVOTINJSKA
Imaju
Nemaju
kloroplaste i
kloroplaste i
mogu obavljati hrane se
fotosintezu autotrofi
heterotrofno
33
Razlika građe prokariotske i eukariotske stanice
Obilježja/stanice
protocita
eucita
nukleoid
+
-
jezgra
-
+
organeli
-
+
jednostanični organizmi
+
+
mnogostanični organizmi
-
+
bakterije
+
-
biljne i životinjske stanice
-
+
Organizacija eukatioske stanice
Eukariotska stanica ima oblikovanu jezgru ovojnicom odvojenu od ostatka stanice –
citoplazme. Citoplazma je obavijena membranom. Unutarnja struktura je složena → u stanici
se nalaze organeli - membranom omeđene strukture koje omogućuju istodobno, usklađeno
i neometano obavljanje različitih biokemijskih procesa. Najveći i najistaknutiji organel je
jezgra, a ostatak čini koloidna citoplazma (citosol) i organeli. Eukariotske stanice sadrže
veliku količinu vode. Mogu sadržavati pohranjene hranjive tvari, minerale i molekule
pigmenta
Sve eukariotske stanice sadrže veliku količinu proteinskih vlakana (mikrofilamenti) i cjevčica
(mikrotubuli) organiziranih u mrežastu strukturu ili citoskelet → stanici daje oblik i drži
organele u određenom prostornom rasporedu, poprilično je promjenjiv i dinamičan sustav –
prilagođava se potrebama stanice
EUCITA
biljna
životinjska
34
ŽIVOTINJSKA STANICA:
JEZGRA – nepravilnog, kuglastog oblika, smještena u centru stanice gdje je pridržavaju
dijelovi citoskeleta i najveći je organel u stanici. Nosi upute za životne aktivnosti stanice u
molekulama DNA. Molekule DNA povezane s proteinim čine kromatin koje je smješten u
nukleoplazmi. Kromatin je građen od niti koje se u vrijeme diobe spiraliziraju u kromosome
U jezgri se sintetizitaju svi tipovi RNA. Okrugle strukture u jezgri stanice su jezgrice (može ih
biti jedna, dvije pa i do 100 kod nekih vrsta vodozemaca). Jezgra je obavijena ovojnicom koju
čine dvije membrane. Vanjska membrana je povezana s endomembranskim sustavom.
Površina jezgre hrapava je zbog otvora – jezgrinih pora → ti otvori su okruženi proteinima
koji tvore kanaliće za prolaz tvari. Kroz pore izlaze RNA i podjedinice ribosoma, a ulaze
proteini iz citoplazme.
ENDOMEMBRANSKI SUSTAV
Sustav membrana koje dijele citoplazmu stanice na odjeljke i usmjeravaju prijenostvari u
citoplazmi. Proteže se od jezgrine ovojnice do stanične membrane, a sastoji se od sljedećih
dijelova:
o ENDOPLAZMATSKI RETIKULUM (ER) – povezana je s jezgrinom ovojnicom i sastoji se
od sustava membranskih kanalića, nabor i šupljina. Postoji hrapavi i glatki ER. Hrapavi
ER na površini ima ribosome, tj. sintetizira proteini koji zatim ulaze u šupljine gdje ih
enzimi dorađuju u npr. glikoproteini ili neke druge složene proteine. Glatki ER se
nastavlja na hrapavi ER, a nema ribosoma stoga ne sintetizira proteine, ali sintetizira
fosfolipide, steroide i masne kiseline. Glatki ER može obavljati i druge zadaće što ovisi
o vrsti stanice (npr. u testisima stvara testosteron, u jetri obavlja detoksikaciju –
neutraliziranje otrova). Općenita je zadaća glatkog ER-a stvaranje mjehurića koji
prenose velike molekule u druge djelove stanice
o GOLGIJEVO TIJELO – nakupina membranskih većica u stanici. Jedna se strana
nakupine vezuje uz glatki ER, a druga je smještena uz staničnu membranu. Ovaj
organel prima mjehuriće s glikoproteinima i lipidima koji stižu iz glatkog ER-a i
sakuplja u cisternama (membranske vrećice)→ tu se obrađuju i razvrstavaju pristigle
molekule i opet pakiraju u mjehuriće koji se oslobađaju na rubovima cisterne.
35
Mjehurući ili prenose sadržaj u izvanstanični prostor ili ostaju kao lizosomi ili
peroksisomi
o LIZOSOMI – membranski mjehurići s enzimima (Golgijevi mjehurići – nastaju na
Golgijevom tijelu) – razlažu i uklanjaju stare i oštećene dijelove stanice, mogu
uzrokovat i staničnu smrt – razaraju cijelu stanicu
o PEROKSISOMI – sadrže enzime za oksidaciju malih organskih molekula. Oni sadrže i
vodikov peroksid (H2O2) → toksičan – odmah nakon oslobađanja enzima katalaza
razlaže ga na vodu i kisik. Peroksisome proizvodi Golgijevo tijelo u stanicama jetre i
stanicama kvasca → mogu oksidirati alkohol
1. jezgrina membrana, 2. pora, 3. hrapavi ER, 4. glatki ER, 5. ribosomi na hrapavom ERu, 6. makromolekule, 7. transport mjehurića (vezikule), 8. Golgijevo tijelo, 9.cis-strana
Golgijevog tijela, 10. trans-strana Golgijevog tijela, 11. cisterne
Građa stanice
36
MITOHONDRIJI
Valjkasti organeli obavijeni dvostrukom membranom. Vanjaska membrana → glatka i manje
površine od unutarnje membrane (ona je nabrana). Ti nabori su KRISTE → dijele
mitohondrija na dva dijela: MATRIKS i MEĐUMEMBRANSKI PROSTOR. U matriksu → DNA,
RNA i ribosoma (sintetiziraju mali broj proteina)
Uloga mitohondrija: u njima se odvija proces staničnog disanja (biološke oksidacije) – tako
stanica dolazi do potrebne energije
Struktura mitohondrija
unutarnja membrana
vanjska membrana
kriste
matriks
RIBOSOMI
Nemaju membranu, izgrađeni od ribosomske RNA (rRNA) i većeg broja proteina. Imaju veću i
manju podjedinicu. Te se dvije podjedinice spajaju u funkcionalni ribosoma samo kada
prihvaćaju mRNA kod sinteze proteina. Ribosomi mogu biti vezani za ER, slobodni u
citoplazmi ili organizirani u nakupine → POLIRIBOSOME
mala podjedinica
velika podjedinica
Građa ribosoma
ribosom
37
CENTRIOLI –valjkasta tijela – ima ih samo u životinjskoj stanici. Uvijek su u paru i to
okomito postavljeni jedan na drugog te čine CENTROSOM. ULOGA: sudjeluju u stvaranju
mikrotubula = oblikuju diobeno vreteno, sudjeluju u stvaranju struktura za pokretanje.
Mikrotubuli
kromatin
jezgra
jezgrica
jezgrina
glikosom
membrana
glatki ER
citosol
lizosom
mitohondrij
centrioli
centrosom
hrapavi ER
ribosomi
Golgijevo tijelo
mikrovili
egzocitoza
mikrofilamenti
mikrotubuli
intermedijarni filamenti
peroksisomi
Građa životinjske stanice
38
BILJNA STANICA:
Biljne stanice imaju staničnu stijenku izgrađenu od celuloze
STANIČNA STIJENKA → obavija staničnu membranu i daje oblik, čvrstoću i štiti stanicu, ali
ograničava prijenos tvari kroz membranu.
U središtu biljne stanice nalazi se veliki membranom omeđeni organel – VAKUOLA → prostor
vakuole ispunjen je vodenom otopinom u kojoj se nalaze ugljikohidrati, minerali, pigmenti i
toksične tvari. Pigmenti u vakuoli daju različitu obojanost dijelova biljke (npr. pigment
antocijan daje crvenoljubičastu boju cvjetovima, plodovima, listovima i korijenju nekih
biljaka). Toksične tvari u biljci uglavnom štite biljku od biljoljeda. Uloga je vakuole i regulacija
staničnog tlaka - turgora.
Biljne stanice uz mitohondrije posjeduju i kloroplaste → pretvorba svjetlosne energije Sunca
u kemijsku energiju ugljikohidrata što ih stanica koristi kao izvor energije. Kloroplasti su
poprilično veliki (ćesto veći od jezgre, dobro vidljivi svjetlosnim mikroskopom) i obavijeni
dvoslojnom membranom. Unutrašnjost kloroplasta ispunjava stroma (tekućina s enzimima,
ugljikohidratima, DNA, RNA, ribosomima i tilakoidima). Tilakoidi su membranske vrećice na
čijoj se površini nalazi klorofil ili zeleni pigment važan za fotosintezu. Naslage tilakoida čine
strukturu koju zovemo granum.
Uz kloroplaste, biljnoj stanici nalaze se i drugi plastidi, kao što su leukoplasti ili kromoplasti.
Leukoplasti su bez pigmenta, nalazimo ih u stanicama korijena i služe kao spremište škroba.
Amiloplasti su jako veliki leukoplasti s pohranjenim škrobom (amiloza). Kromoplasti imaju
pigmente raznih boja – žute (ksantofil), crvene (likopen), narančaste (karoten) → boja
cvijeća, plodova
Plastidi imaju sposobnost pretvorbe iz jedne u drugu vrstu plastida → npr. sazrijevanje voća i
povrća. Kloroplasti također spadaju u plastide.
39
Građa biljne stanice
jezgra
mjehurić
(s Golgijeva tijela)
kromatin
jezgrina pora
Golgijevo tijelo
glatki ER
jezgrina membrana
citoplazma
kriste
biljno tkivo
mitohondriji
hrapavi ER
ribosomi
lizosomi
vakuola
stijenka susjedne stanice
citoskelet
stanična stijenka
granum
stanična membrana
plazmodezmije
naslage škroba
kloroplasti
Građa biljne stanice
vanjska membrana
međumembranski
prostor
granum
(nakupna
tilakoida)
unutarnja
membrana
tilakoidi
stroma
lumen – unutrašnjost
lamele tilakoida
Građa kloroplasta
40
Građa i uloga stanične membrane
Stanična membrana ili biomembrana je dvosloj fosfolipida. Fosfolipidi su amfipatske
molekule (imaju polarnu hidrofilnu glavu i nepolarne hidrofobne repiće). Stanični i
izvanstanični prostor ispunjeni su vodenom otopinom u kojoj se fosfolipidne molekule
specifično orijentiraju i organiziraju u dvosloj (upravo zbog toga što su amfipatske). Uz
fosfolipide membrane sadrže proteine i ugljikohidrate, glikoproteine, glikolipide
Proteini stanične membrane su veliki i nepravilni. Na jednom dijelu proteini su
uronjeni u fosfolipidni sloj → PERIFERNI PROTEINI (oni mogu biti citoplazmatski
periferni proteini – izviru na unutarnju stranu dvosloja, izvanstanični periferni proteini
– izviru na vanjsku stranu. Neki proteini prolaze kroz dvosloj fosfolipida i izlaze na
obje (i vanjsku i unutarnju) stranu – INTEGRALNI ili TRANSMEMBRANSKI PROTEINI.
ULOGA PROTEINA:
1) Selektivni prijenos kroz membranu - ide kroz proteinske kanale, a uz pomoć
proteinskih prenositelja
2) Enzimska aktivnost membranskih proteina – kataliziraju kemojske reakcije na
površini membrane
3) Primanje i prevođenje kemijskih poruka – obavljaju receptorski proteini →
oblikom odgovaraju „kemijskom glasniku“ (npr. hormonu)
4) Stanično prepoznavanje – obavljaju neki proteini membrane koji imaju
identifikacijske oznake „markere“ (npr. glikoproteine koji služe za
prepoznavanje drugih stanica jer određeni tipovi stanica isto tako imaju te
specifične markere)
5) Međustanično povezivanje – ovu zadaću obavljaju membranski proteini koji
imaju sposobnost vezanja za proteine susjedne stanice i tako tvoriti različite
međustanične spojeve
6) Povezivanje citoskeleta i izvanstaničnog prostora – ovu zadaću obavljaju oni
proteini koji sudjeluju u održavanju oblika stanice i položaja drugih proteina u
membrani,a oni sudjeluju i u prijenosu mehaničkog podražaj između
izvanstanične tekućine i citoplazme
41
7) Membranski proteini imaju važnu ulogu u prepoznavanju stranih stanica kod
imunološke reakcije organizma → membranski proteini prepoznaju patogene
mikroorganizme
Na vanjskoj strani membrane su: UGLJIKOHIDRATI, GLIKOLIPIDI (ugljikohidrati s
mastima), GLIKOPROTEINI (ugljikohidrati s proteinima)
Membranski ugljikohidrati također obavljaju međustanično povezivanje ili vezanje
stanice za neku podlogu. Ugljikohidrati povezani s lipidima imaju ulogu staničnih
markera (omogućuju međusobno prepoznavanje stanica)
Model tekućeg mozaika
Prema tom modelu neki membranski proteini nalaze se na površini, a neki
potpuno ili djelomično uronjeni u fosfolipidni dvosloj. Opisani mozaički
raspored proteina u membrani može se mijenjati ovisno o potrebama stanice.
Membrana je do određene mjere tekuća jer nema jakih veza među molekulama
koje grade membranu što proteinima omogućuje klizanje kroz dvosloj
fosfolipida i promjenu položaja u membrani.
Membrane životnjskih stanica relativno su stabilne i čvrste, upravo zato što
kolesterol na membrani ograničava kretanje fosfolipida.
„Model tekućeg mozaika“
42
Način prolaska tvari kroz staničnu membranu
PASIVNI PRIJENOS → odvija se prema fizikalnom zakonu difuzije → gibanje
molekula s područja veće koncentracije na područje manje koncentracije.
Dva su oblika pasivnog prijenosa kroz membranu: JEDNOSTAVNA DIFUZIJA i
OLAKŠANA DIFUZIJA.
Jednostavna difuzija –tako se prenose tvari male molekulske mase topive u vodi
(O2, CO 2, N2, ugljikovodici i alkoholi)
Olakšana difuzija: pomoću prijenosnih proteina → prenose hidrofilne i polarne
molekule. Prijenosni proteini obavljaju selektivan prijenos i specifični su za
vrstu molekula koje prenose – mogu biti oblikovani kao proteinski kanali i
proteinski prenositelji.
Proteinski prenositelji – molekule prenose tako da ih vežu s jedne strane
membrane i prenose ih na drugu (glukoza, galaktoza, aminokiseline se tako
prenose).
Proteinski kanali – primjer su akvaporini ili proteinski kanali → kroz njih
osmozom prolazi voda.
AKTIVNI PRIJENOS → Odvija se uz pomoć proteinskih prenositelja, ali uz
utrošak energije – predstavlja gibanje protiv koncentracijskog gradijenta (s
područja manje koncentracije na područje veće koncentracije). Energije se
dobiva iz fosfatnih veza ATP-a. Ovim načinom stanica održava koncentraciju
molekula unutar stanice različitom od koncentracije izvan stanice. Primjer je
Na/K pumpa → prijenos kalijevih iona iz okoline u stanicu, a natrijevih iz
stanice u okolinu i tako se održava veća koncentracija natrija u izvanstaničnoj
tekućini, a kalija u citoplazmi.
43
Endocitoza i egzocitoza
ENDOCITOZA – Mehanizam ulaska velikih molekula i mikroorganizama u stanicu.
• Fagocitoza – npr. ameba lažnim nožicama obuhvati bakteriju, ovije je
membranom u mjehurić – FAGOSOM → u citoplazmi se spaja s
LIZOSOMOM koji enzimima razgradi bakteriju. Fagocitoza služi kao
obrana organizma od patogenih organizama i starih, oštećenih dijelova
stanice
• Pinocitoza – tim načinom stanica uzima tekućinu i male molekule →
formira se PINOSOM
EGZOCITOZA – Mehanizam izbacivanja nepotrebnih i suvišnih tvari u izvanstanični
prostor.
Endosimbioza
Teorija postanka eukariotske stanice koje je postavila Lynn Margulis. Prema teoriji
mitohondriji i kloroplasti su kao organeli nastali iz bakterija koje su ušle u veću
stanicu s oblikovanom jezgrom. Pretpostavlja se da su mitohondriji nastali iz aerobnih
bakterija (one koje koriste kisik), a kloroplasti iz cijanobakterija ili modrozelenih algi
koje vrše fotosintezu. Stanica je, prihvativši, bakteriju stekla određene prednosti
(iskorištavanje kisika i proizvodnju organske hrane), tj. stvorena je endosimbioza
bakterije i stanice (endo- zato što bakterija živi unutar stanice).
DOKAZI:
• Mitohondriji i kloroplasti veličinom odgovaraju bakterijama
• Mitohondriji i kloroplasti imaju dvostruku membranu (vanjska je nastala
ulaskom bakterije u stanicu – stanica je membranom ovila bakteriju endocitoza, a unutarnja je membrana bakterije). Svaka membrana je dvosloj
fosfolipida, dakle ako je membrana dvostruka, tada postoje 2 dvosloja
fosfolipida.
44
• Mitohondrij i kloroplasti sadrže vlastitu DNA koja se dijeli neovisno o genomu
jezgre
• Mitohondriji i kloroplasti imaju vlastite ribosome koje proizvode malu količinu
proteina, ali odgovaraju veličini prokariotskih proteina
h. Stanične diobe (mitoza i mejoza) i njihova uloga u višestaničnom
organizmu
Povezanost građe i uloge DNA s građom kromosoma
DNA je dio strukture komosoma. DNA (eukariotske stanice) pakirana je u kromosome
pomoću proteina. Kompleks DNA i proteina → KROMATIN ili NUKLEOPROTEIN. Kada
počne dioba, DNA se započne jače spiralizirati i pakirati pomoću proteina. Osnovna
jedinica kromatina je nukleosom (dvolančana molekula DNA omotana oko 8 molekula
histona, histon je vrsta bjelančevine u jezgri). Tijekom diobe pakiranje, tj. spiralizacija
sve je jača. Kromosomi su maksimalno spiralizirani u metafazi
H1 histon
Kondenzacija DNA
histoni
oko 145 parova baza
ovija oktamer histona
DNA
(promjera 2 nm)
nukleosomi
45
Broj, građa i oblik kromosoma su stalni te karakteristični za vrstu (npr. vinska mušica ima 8
kromosoma, grašak 14, miš 40, čovjek 46, indijska paprat 1260...)
Životni ciklus stanice
Životni ciklus → postupni razvoj organizma od nastanka do začeća novog istoga organizma ili
smrti. Za jednostanične eukariote životni ciklus ujedno je i stanični ciklus (događaji od
početka jedne do početka druge diobe)
STANIČNI CIKLUS: odvija se u 4 faze; 3 obilježava stanični rast, a 4. znači diobu stanice.
Razdoblje rasta zove se međufaza ili interfaza i sastoji se od 3 faze: G1, S, G2
INTERFAZA
G1 → S → G2
+
STANIČNA DIOBA
M (mitoza) i C (citokineza)
početak ciklusa
mitoza
priprema za diobu
rast stanice
replikacija DNA
Stanični ciklus
46
Tijek mitoze
Podijeljenja na 4 faze: profaza, metafaza, anafaza, telofaza
PROFAZA: počinje zgušnjavanjem i spiralizacijom kromatina – teži se oblikovanju
zbijenih kromosoma koje će se moći kretati po stanici. Kromatin (DNA upakirana u
nukleosome) skraćuje se još 1000 puta → oblikuje kromosome koji se sastoje od dviju
sestrinskih kromatida spojenih centromerom.
Nestaje jezgrica, a počinje se oblikovati diobeno vreteno (pomoću centrosoma koji
putuju na suprotne polove stanice). Biljna stanica nema centrosoma, već mikrotubuli
oblikuju diobeno vreteno. Profaza završava razgradnjom jezgrine ovojnice
PROMETAFAZA: Kretanje kromosoma između središta i polova stanice
METAFAZA: Počinje vezivanje niti diobenog vretena za centromere kromosoma
→kromosomi se kružno rasporede u sredinu diobenog vretena u metafaznu ploču
ANAFAZA: počinje odvajanjem sestrinskih kromatida (prvo se odvoje u području
centromera, a zatim čitavom dužinom) → SVAKA KROMATIDA POSTAJE SAMOSTALAN
KROMOSOM → skraćuju se niti diobenog vretena i kromosomi putuju na suproten
polove stanice
TELOFAZA: Kromosomi se na suprotnim polovima stanice odmataju i despiraliziraju i
oblikuju kromatin. Od djelova stare jezgrine ovojnice oblikuje se nova ovojnica. Na
završetu telofaze stanica na polovima ima oblikovane dvije jezgre čime je završena
mitoza
NAKON MITOZE SLIJEDI CITOKINEZA (podjela citoplazme)
→ Proces u kojem se dijeli citoplazma. U ljudskim i životinjskim stanicama
pojavljuje se diobena brazda u području metafazne ploče. Brazda se postupno
steže prema unutrašnjosti sve dok se stanice ne podjeli. U biljnih stanica
(membranu okružuje stanična stijenka od celuloze) dioba zahtijeva novu
staničnu stijenku između stanica kćeri → ona se formira u području metafazne
ploče i djeli biljnu stanicu na dvije stanice kćeri
47
profaza
sestrinske kromatide
centrosom
mikrotubuli
prometafaza
interfaza
mikrotubuli iz diobenog
vretena vezani za kinetohore
metafaza
telofaza
anafaza
citokineza
ponovno stvaranje jezgrine
ovojnice
Tijek mitoze
Tijek mejoze
Mejoza je dioba kojom nastajuspolne stanice, a sastoji se od dvije diobe: mejoze I i
mejoze II
Mejoza I je redukcijska dioba (reducira se broj kromosoma). Sastoji se od profaze I,
metafaze I, anafaze I i telofaze I
PROFAZA I – nakon spiralizacije i zgušnjavanja kromosoma, koji imaju dvije sestrinske
kromatide, slijedi sljubljivanje (konjugacija) homolognih kromosoma i nastaju
bivalenti ili tetrade (bivalent znači da je to struktura od dva kromosoma, tetrade da
tu strukturu čine 4 kromatide). Sparivanje kromosoma omogućuje krosingover
48
(ujruženje ili prekriženje) → izmjena djelova nesestrinskih kromosoma → kromatide
se prelome i dijelovi se međusobno prespoje. Mjesto ukriženja zove se hijazma i
vidljivo je svjetlosnim mikroskopom. Krosingoverom se stvaraju nove kombinacije
nasljedne tvari i to je jedan od izvora raznolikosti.
METAFAZA I: bivalenti se poredaju u metafaznu ravninu i prihvate za niti diobenog
vretena. Obje kromatide jednog homologa orijentiraju se prema istom polu stanice, a
kromatide drugog homologa zajedno se orijentiraju prema suprotnom polu.
ANAFAZA I: odvajaju se homologni kromosomi i putuju na suprotne polove stanice
(kromosomi su dvostruki, tj. imaju dvije sestrinske kromatide).
TELOFAZA I: na polovima stanice se oblikuju jezgre koje imaju jedan kromosom iz
homolognog para građen od dviju sestrinskih kromatida.
Slijedi citokineza i nastaju dvije stanice s polovičnim (haploidnim brojem
kromosoma).
Nakon kratnog razdoblja interkineze slijedi MEJOZA II koja je identična mitozi pa je
neću ponavljati.
ZAKLJUČAK: Diploidna roditeljska stanica (2n) mejozom stvara 4 haploidne gemete
(n).
49
Interfaza
Profaza I
bivalenti
gamete
Metafaza I
Anafaza I
dogodio se krosingover
Metafaza II
Anafaza II
Anafaza II
Telofaza II
Tijek mejoze
Temeljne značajke mejoze
1. Redukcija broja kromosoma: iz diploidne roditeljske stanice nastaju haploidne
gamete. Na taj način mejoza osigurava kontinuitet u broju kromosoma neke vrste (2n
→ n).
Stapanjem haploidnih gameta ponovno nastaje diploidna stanica – zigota (n+ n → 2n)
Kada ne bi bilo redukcije broja kromosoma u anafazi I broj bi kromosoma nakon
svake oplodnje bio dvostruko veći, što bi dovelo do ozbiljne genske neravnoteže.
2. Fizička osnova rekombinacije roditeljskih kromosoma je krosingover (ukriženje,
prekriženje) → time nastaju nove kombinacije svojstava, a krosingover je uz
nezavisnu orijentaciju i razilaženje kromosoma te slučajnu oplodnju, jedan od izvora
genetičke raznolikosti.
50
Sličnosti i razlike mejoze i mitoze
Usporedba mitoze i mejoze
MITOZA
Replikacija DNA
Broj dioba
MEJOZA
Odvija se u interfazi prije
Odvija se u interfazi prije
početka jezgrine diobe
početka jezgrine diobe
Jedna, sastoji se od profaze,
Dvije, svaka se sastoji od
metafaze, anafaze i telofaze
profaze, metafaze, anafaze i
telofaze; Nema replikacije
između dvije diobe; u profazi
homologni kromosomi se
sparuju = bivalenti (tetrade)
→ događa se krosingover
Broj stanica kćeri i genetički
Dvije diploidne genetički
Četiri haploidne stanice koje
sastav
identične stanice
nisu genetički jednake niti
međusobno niti sa stanicom
majkom
Važnost za životinjski
Razvitak višestaničnog
Proizvodnja gameta;
organizam
organizma od zigote,
redukcija broja kromosoma;
regeneracija tkiva
genetička raznolikost
Važne razlike:
• U profazi I događa se ukriženje ili krosingover, toga nema u mitozi.
• U metafazi I u metafaznu (ekvatorijalnu) ploču smještaju se homologni kromosomski
parovi, a u metafazi mitoze pojedinačni kromosomi (nisu u paru).
• U anafazi I centromere se ne dijele i sestrinske kromatide ostaju zajedno te putuju na
isti pol stanice. U mitozi se odvajaju sestrinske kromatide i svaka postaje zaseban
kromosom.
51
mejoza I
mejoza II
diploidna stanica
replikacija
DNA
homologni
parovi kromosoma
mitoza
diploidna stanica
dvije diploidne stanice
4 haploidne
stanice
replikacija DNA
Usporedba mitoze i mejoze
Interfaza
Dio staničnog ciklusa od tri faze tijekom kojih se DNA umnožava i stanica
priprema za diobu. Interfaza se sastoji od G1, S i G2 faze.
G1 – postmitotska faza→slijedi nakon mitoze, a zove se i presintetska→jer
prethodi sintezi DNA.
U tom razdoblju stanica obavlja aktivnosti: kontrola staničnog metabolizma,
aktivna sinteza bjelančevina i RNA, stvaranje novih staničnih tvorbi (ribosomi,
mitohondriji, centrosomi), te povećanje volumena i rast stanice.
S faza→sinteza DNA i specfičnih proteina histona. Na kraju ove faze stanica ima
2 potpuno jednake kopije DNA.
G2→stanica se priprema za diobu: provjerava sintetizirana DNA, popravljaju
eventualna oštećenja te sintetizira bjelančevine potrebne za mitozu. G2 faza je
postsintetsko, apremitotsko razdoblje interfaze.
52
Nekontrolirana mitoza se odvija u tumorskom tkivu
Stanica može izgubiti kontrolu staničnog ciklusa i mitoze, a posljedica je pojava
tumora ili raka. Poremećaj regulacije posljedica je promjena (mutacija) DNA zbog
kojih stanice nekontrolirano rastu i nakon dodira sa susjednim stanicama nastavljaju se
umnožavati u masu koju zovemo tumor.
i. Procesi fotosinteze, staničnoga disanja i vrenja
Metabolizam – skup svih biokemijskih procesa u stanici
METABOLIZAM → izmijena tvari. Razlikuje se anabolizam i katabolizam
Anabolizam → biokemijska sinteza manjih molekula u veće (npr. polimeraizacija glukoze u
škrob) – energija se troši
Katabolizam → biokemijski proces u kojemu se molekule razlažu na jednostavnije pri čemu
se oslobađa energija
Fotosinteza u biljci
Sposobnost fotosinteze imaju aututrofni organizmki koji sadrže zeleni pigment –
klorofil (biljke, alge i cijanobakterije ili modrozelene alge).
U procesu fotosinteze svjetlosna energija se preko anorganskih molekula (CO2, H2O)
pretvara u kemijsku energiju ugljikohidrata (glukoza, škrob), a oslobađa se kisik.
JEDNADŽBA FOTOSINTEZE:
6CO2 + 12H2O → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
ili 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2
53
Fotosinteza se odvija u kloroplastima nizom redoks – reakcija koje možemo podijeliti na
I.
Reakcije na svjetlu – primarne reakcije fotosinteze → pokreće ih sunčeva svjetlost, a
odvija se u tilakoidima kloroplasta na molekulama klorofila (sunčeva svjetlost izbija
elektron iz molekule klorofila – elektron primljenu energije prenosi u reakcije
neovisne o svjetlu, a događa se razgradanja vode uz oslobađanje kisika)
II.
Reakcije neovisne o svjetlu – sekundarne reakcije fotosinteze (Calvinov ciklus) →
odvijaju se u stromi kloroplasta →nakon raspadanja vode (reakcije na svjetlu)
oslobađa se vodik (H+) koji reducira molekule CO2 u glukozu – svjetlosna se energija
pohranila u kemijsku energiju glukoze
Fotosintezu mogu obavljati svi zeleni dijelovi biljke (najviše listovi).
Stanično disanje
Aerobni organizmi biološkom oksidacijom (staničnim disanjem) dolaze do energije →
oslobađa se iz glukoze.
JEDNADŽBA STANIČNOG DISANJA:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 38 ATP + toplina
Reakcije aerobnog staničnog disanja sastoje se od dvije faze i 3 reakcijska koraka:
I.
anaerobna faza
• glikoliza
II.
anaerobna faza
• Krebsov ciklus ili ciklus limunske kiseline
• oksidativna fosforilacija
54
Energetska uloga ATP-a
Staničnim disanjem se kemijska veza glukoze prevodi u kemijsku energije fosfatnih
veza u molekuli ATP-a. Veze između fosfata bogate se energijom te je ona stanici lako
dostupna.
ATP (adenozin trifosfat) + H2O→ ADP (adenozin difosfat) + P (fosfat) + energija
Odvajanjem jedne fosfatne skupine iz ATP-a oslobađa se energija od 34 kJ/mol
Vrenje
Vrenje je proces nepotpune razgradnje organskih tvari. Odvija se anaerobno u
citoplazmi stanica mikroorganizama (bakterije, kvasci) i nekim stanicama
mnogostaničnih organizama. Vrenjem se oslobađa manje energije nego
staničnim disanjem.
Vrenje može biti: alkoholno, octeno, mliječno, maslačno i dr.
Kvašćeve gljivice procesom alkoholnog vrenja stvaraju alkohol etanol, CO2 i
ATP (mala količina energije).
JEDNADŽBA ALKOHOLNOG VRENJA:
C6H12O6
kvasčeve gljivice
2C5H5OH + 2CO2 + 2ATP
j. Osnovne etape i procesi razvitka te strukturna i funkcionalna
organizacija višestaničnoga organizma
Uloga mitoze i mejoze u višestaničnom organizmu
55
MEJOZA – dioba kojom nastaju haploidne gamete koje sudjeluju u oplodnji. Mejoza je
pogodna za razmnožavanje, genetičku raznolikost.
MITOZA – dioba tjelesnih stanica, mitozom organizam raste i regenerira tkiva.
Zašto je redukcijska dioba preduvjet za oplodnju?
Redukcijom se broj kromosoma smanjuje na polovičan, tj. nastaju gamete s polovičnim
brojem kromosoma. Stapanjem gameta u procesu oplodnje ponovo će nastati diploidna
stanica – zigota →mitozom se iz zigote razvija organizam. Kada ne bi bilo redukcije nakon
svake oplodnje broj bi se kromosoma udvostručio. Tako nastali organizam imao bi drugačiju
genetičku uputu – ne bi bio iste vrste, a najčešće ne bi niti preživio zbog genske neravnoteže.
Brazdanje i gastrulacija u životinjskih organizama
Zigota, nastala oplodnjom, dijeli se mitozom u procesu brazdanja→ nastane mnoštvo stanica
koji čine morulu (nakupina stanica, nalikuje plodu duda. U nakupini stanica oblikuje se
šupljina – blastocel – ispunjena tekućinom → taj razvojni stadij zove se blastula (rubno
raspoređene stanice blastule oblikuju blasotderm). Uvlačenjem stanica blastule u njezinu
unutrašnjost nastaje udubina (blastopor) i razvija se stadij zvan gastrula – proces nastanka
gastrule je gastrulacija → gastrulu izgrađuju 3 zametna listića (ektoderm, mezoderm,
endoderm).
ZAMETNI
EKTODERM
MEZODERM
ENDODERM
LISTIĆ
ORGANI KOJI
- epiderma (koža,
- kostur
- crijeva
SE IZ NJEGA
kosa, žlijezde)
- mišići
- epitelni dijelovi
RAZVIJAJU
- živčani sustav i
- krvožilni sustav
unutrašnjih organa
osjetila
- sustav za
izlučivanje
(jetra, štitnjača,
gušterača, pluća)
56
- spolni žlijezde
- epitel probanih i
dišnih putova
Značaj diferencije stanica u pogledu stvaranja tkiva, organa, višestaničnog organizma
DIFERENCIJACIJA – proces kojim se različito oblikovane stanice (diferencirane stanice)
pripremaju za specifične uloge. Nasljedno jednake stanice postaju strukturno i funkcionalno
različite. Diferencirane stanice tvore tkiva npr. stanice diferencirane u neurone formiraju
živčano tkivo.
57
2 MIKROBIOLOGIJA
a. Razlike između virusa i živih bića, mehanizam umnožavanja virusa u
živim stanicama
Zašto viruse smatramo česticama na granici živoga i neživoga svijeta
Virusi nemaju staničnu građu, nemaju metabolizam, ne odgovaraju na podražaje,
kristaliziraju (što je obilježje kemijskih spojeva, a ne žive tvari). Jedina osobina
koja povezuje viruse s živim bićima jest sposobnost razmnožavanja, no i po
pitanju razmnožavanja nisu samostalni budući da svoje kopije mogu stvarati samo
u živoj stanici domaćina, tj. oni su OBLIGATNI STANIČNI PARAZITI – zato kažemo
da su na granici žive i nežive tvari.
Osnovna građa virusa na primjeru VMBD (virus mozaične bolesti duhana, engl. TMV =
Tobacco Mosaic Virus)
Vanjsku ovojnicu – KAPSIDU grade proteini, a u unutrašnjosti se nalazi nukleinska kiselina.
Virusi su u osnovi nukleoproteini. Virusi kao nasljednu tvar nose samo jedan tip nukleinske
kiseline, DNA ili RNA → ravna ili kružna, jednolančana ili dvolančana (kod VMBD, kao i
većine biljnih virusa, RNA). Neki virusi još sadrže i enzime za umnožavanje nukleinske
kiseline, a kod nekih je kapsida okružena omotačem od lipida i glikoproteina. Razlikuju se
veličinom i oblikom. Ne možemo ih vidjeti svjetlosnim mikroskopom.
nukleinska kiselina
proteini
58
Građa bakteriofaga: molekula nukleinske kiseline sklupčana je unutar proteinskog omotača
koji ima oblik poliedra, a na tu "glavu" nadovezuje se proteinski "rep" koji završava pločicom
s repnim nitima pomoću kojih se pričvrsti na površinu bakterije
Umnožavanje virusa na primjeru bakteriofaga
Svaki tip virusa je specifičan i napada samo određenu vrstu stanica.
BAKTERIOFAGI (ili fagi) napadaju bakterije
Pomoću nožica bakteriofag se prihvaća za površinu stanice → ubacuje svoju DNA
u citoplazmu stanice → virusna DNA se ugrađuje u DNA bakterije → metabolizam
bakterije proizvodi nove viruse → oslobađanje novih bakteriofaga u procesu
uništavanja bakterijske stanice (litički ciklus)
59
Litički ciklus
Životni ciklus bakteriofaga
Virusi prema tipu nukleinske kiseline
•
DNA virusi
•
RNA virusi
Virusi prema domadaru
•
bakterijski (bakteriofagi)
•
biljni
•
animalni
•
humani
b. Biološka raznolikost i sistematska podjela živog svijeta
Velika biološka raznolikost uzrokovana je evolucijskim razvojem i prilagodbama
organizama na različite tipove staništa
Sve danas živuće vrste razvile su se tijekom evolucije od jednostavnijih oblika i
razvijaju se i dalje, tj. nastavljaju svoj evolucijski put. Evolucija je izvor biološke
raznolikosti (evolucijom tijekom vremena nastaje sve više vrsta). Darwin donosi
60
faktor prirodnog odabira (selekcije), prema kojemu preživljavaju samo oni koji
se najbolje prilagode okolišu (staništu), dok ostali nestaju.
Značenje dvoimenog nazivlja za bolje snalaženje u biološkoj raznolikosti
Postoje milijuni vrsta organizama koji danas žive na Zemlji. Da bismo ih mogli
proučavati i opisivati različite organizme i njihove osobitnosti, neophodno ih je
imenovati. Švedski biolog Carl von Linné uveo je DVOIMENO NAZIVLJE ili
BINARNU NOMENKLATURU. Binarna nomenklatura vrstama je dala točno
određena imena koja omogućuju lagano prepoznavanje, omogućeno je
univerzalno i precizno razumijevanje među znanstevenicim i stručnjacima. Svaka
vrsta dobiva latinsko ime, koje se jednako koristi u cijelom svijetu, a sastoji se od
imenice koja imenuje rod i pridjeva koji pobliže označava vrstu (često se dodaje i
inicijal/prezime stručnjaka koji ju je prvi opisao te godina kad je to učinio). Npr.
bršljan, Hedera helix L.
Princip raspodjele živog svijeta u 5 carstava
Na temelju osnovnih razlika uočenih među organizmima, carstva su:
•
PROKARIOTI (MONERA) – prokariotski jednostanični organizmi (bakterije i
cijanobakterije)
•
PROTOKTISTI (PROTISTA) – jednostanični eukarioti i višestanični organizmi
jednostavne građe (praživotinje i alge)
•
GLJIVE (FUNGI) – heterotrofni eukariotski organizmi (zato ih izdvajamo
od autotrofnih biljaka)
•
ŽIVOTINJE (ANIMALIA) – eukariotski višestanični heterotrofni organizmi
•
BILJKE (PLANTAE) – eukariotski višestanični autotrofni organizmi
(fotosinteza)
Danas se u znanosti živi svijet najprije dijeli na temelju molekularnobioloških obilježja
na 3 nadcarstva (domene): arheje (arhebakterije, Archaea), bakterije (Bacteria),
61
eukarioti (Eukarya). Carstvo Monera podijeljeno je na prve dvije domene, a sva ostala
carstva pripadaju trećoj.
Vrsta = osnovna sistematska kategorija
Vrsta je skupina organizma koji imaju mnogo zajedničkih osobina,
međusobno se mogu pariti (razmnožavati) i dati plodno potomstvo. Vrsta je
jedina sistematska kategorija koja realno postoji.
Osnovne sistematske kategorija i smještaj čovjeka u njima
vrsta (moderni čovjek, Homo sapiens) → rod (ljudi, Homo) → porodica
(hominida) → red (primati) → razred (sisavci) → koljeno (svitkovci) → carstvo
(životinje)
Podvrsta (odlika, sorta, pasmina, rasa) → niže kateogorije od vrste (npr. niža kategorija od
vrste Zea mays (kukuruz) je sorta Zea mays convar. saccharata var. Rugosa (kukuruz
šećerac) – pripadnici različitih podvrsta mogu se međusobno pariti i dati plodno potomstvo
Rod, porodica, red, razred, koljeno, carstvo → više kategorije od vrste (npr. viša sistematska
kategorija od vrste Quercus petrae (hrast kitnjak) je carstvo Plantae (biljke)
c. Glavni dijelovi prokariotske stanice, njihove uloge i razmnožavanje
prokariota
Organizmi koji pripadaju u carstvo monera
U carstvo prokariota (monera) ubrajamo prokariotske jednostanične organizme (bakterije i
cijanobakterije,tj. modrozelene alge)
Osnovna građa prokariotske stanice
(prokariotska stanica je ujedno i organizam)
62
BAKTERIJE
Bakterije su obavijene membranom → unutar nje se nalazi citoplazma bez
organela. Nositeljica genetičke upute je jedna dvolnačana molekula DNA
prstenastog oblika – nukleoid (bakterijski kromosom). Citoplazma sadrži male,
razbacane ribosome – obavljaju sintezu proteina. Neke bakterije imaju jednu ili
više malih prstenastih DNA –plazmidi. Stanična membrana obavijena je
staničnom stijenkom od peptidoglikana (mureina) – kompleks ugljikohidrata i
proteina. Neke bakterije imaju nastavke, pile →omogućuju vezanje bakterije za
razne površine. Bakterije mogu imati i jedan ili više bičeva (lat. flagella). Stanična
stijenka može biti okružena sluzavim ovojem – glikokaliks → ako je on mekan
naziva se sluzavi ovoj, a ako je krut onda kapsula.
Prokariotska stanica
citoplazma
nukeloid
kapsula
Stanična
membrana
ribosomi
pili
bič
Građa bakterijske stanice
CIJANOBAKTERIJE
Cijanobakterije imaju sposobnost fotosinteze. Zovu se i modrozelene alge*
63
Imaju sustav unutarnjih membrana – tilakoide – na njihovoj se površini nalazi
klorofil (proces fotosinteze). Mogu imati i druge pigmente (crvene, žute, smeđe,
crne). Veće su od ostalih bakterija. Nikada nemaju bičeve. Neke vrste (zadružne ili
kolonijske) posjeduju heterociste, stanice odebljalih stijenki koje osim fotosinteze
mogu vršiti i fiksaciju atmosferskog dušika.
*(taj naziv treba izbjegavati jer je on zastarijeo i potječe iz razdoblja kada stanična
struktura ovih organizama nije bila poznata, tj. kada ih se povezivalo s biljkama)
ribosom
membrana
stanična stijenka
nukleoid
sluzavi omotač
tilakoid
citoplazma
Građa cijanobakterije
Uloga pojedinih dijelova prokariotske stanice
CITOPLAZMA → u njoj se zbiva većina metaboličkih procesa
NUKLEOID → nositelj nasljednih uputa
PLAZMIDI → imaju funkciju nasljednog aparata koji je neovisan o jezgrinoj tvari.
Najznačajniji plazmidi određuju rezistentnost bakterija na antibiotike (R-plazmidi).
Plazmidi omogućuju izmjenu genetičkog materijala bakterija procesom
konjugacije (F-plazmidi)
RIBOSOMI → mjesta gdje se zbiva sinteza bjelančevina
MEMBRANA → Obavlja razne funkcije važne za život bakterijske stanice: regulira
ulazak tvari, izlazak proizvoda razgradnje i osmotsku ravnotežu.
STANIČNA STIJENKA → regulira izmjenu tvari između bakterije i okoline
64
KAPSULA i GLIKOKALIS → štite bakteriju od djelovanja fagocita, infekcije
bakteriofaga i od nepovoljnih utjecaja okoliša.
BIČEVI ili FLAGELE (lat. flagellum – bič) – omogućavaju pokretanje nekim
bakterijama (najčešće bacilima)
PILI → bakterije prijanjaju na stanice makroorganizama te se koloniziraju.
Podjela bakteija prema obliku
•
koki – okrugli
•
bacili – štapićasti
•
vibrioni –u obliku zareza
•
spirili – spirale s bičevima
•
spirohete – spirale bez bičeva
•
diplo- – u paru
•
strepto- – u lancu
•
stafilo- – u grozdu
Morfologija bakterija
65
Plazmid i nukleoid (razlika!)
Plazmid – prstenasta molekula DNA (kao i nukleoid), mnogo manja od
nukleoida, sadrži svega nekoliko gena koji obično nisu nužni za
funkcioniranje bakterije (bakterije mogu i ne moraju imati jedan ili više
plazimida) ali mogu nositi posebno povoljna obilježja (npr. otpornost na
antibiotike), replicira se neovisno o nukleoidu, plazmidi se neravnomjerno
raspoređuju prilikom diobe.
Dioba bakterija
Razmnožavaju se dvojnom diobom ili cijepanjem:
1. DNA se prihvaća za membranu
2. Udvostručenje DNA
3. Rast i produžavanje membrane i stanične stijenke, razmicanje DNA
4. Stvaranje procijepa – postupno oblikovanje nove membrane i stijenke
5. Odvojene stanice kćeri jednake roditeljskoj stanici
Prokariotski organizmi (bakterije)
66
DNA nukleoida se
prihvaća za
membranu
Udvostručavanje
DNA
Stvaranje procijepa
– postupno
oblikovanje nove
membrane i
stijenke
Odvojene stanice
kćeri jednake
roditeljskoj stanici
Binarna dioba bakterija
Endospora kao oblik u kojem bakterije preživljavaju nepovoljne uvjete na
primjeru tetanusa
Endospora je oblik u kojem bakterije mogu preživjeti u nepovoljnim
uvjetima duže vrijeme. U unutrašnjost bakterije stvara se endospora u kojoj
su DNA i mali dio citoplazme okruženi debelim zaštitnim omotačem koji je
iznimno otporan (0na visoku temperaturu, suša, kemijska sredstva).
Ednospore isključivo stvaraju bakterije roda Baccilus i Clostridium, jedan od
primjera je Clostridium tetani koji uzrokuje tetanus
Raznolikost bakterija prema tipu ishrane
AUTOTROFNE BAKTERIJE – same sintetiziraju svoje organske spojeve iz
jednostavnih anorganskih spojeva. Mogu biti fotosintetske –
cijanobakterije (fotosinteza istovjetna fotosintezi algi i biljaka), grimizne
67
sumporne i zelene sumporne bakterije (izvor vodika nije voda nego
sumporovodik H2S – ne nastaje kisik, već zrnca sumpora) → ove bakterije
svjetlost upijaju bakterioklorofilom. Kemosintetske – energije za
biosintetičke procese dobivaju kemijskim reakcijama, tj. oksidacijom
anorganskih spojeva (npr. nitrificirajuće)
HETEROTROFNE BAKTERIJE – koriste se gotovim organskim spojevima za
sintezu svojih organskih spojeva. Mogu biti saprofitske (prehranjuju se
razgradnjom uginulih organizama), npr. bakterije vrenja, bacil sijena; ili
parazitske (koriste se organskim tvarima iz tjelesnih tekućina ili stanica
živih organizama), npr. bakterije koje uzrokuju ljudske bolesti kao što je
tuberkuloza.
Načini izmjena gena u bakterija
• Transformacija – izmjena gena između DNA iz okoliša i DNA stanice primateljice.
• Konjugacija – prijenos gena iz stanice davateljice u stanicu primateljicu u obliku
plazmida koji se u stanici davateljici udvostručuje i ta kopija kroz citoplazmatski most
prelazi u stanicu primateljicu
• Transdukcija – prijenos gena iz jedne bakterije u drugu posredstvom bakteriofaga
(bakterijskog virusa)
68
nukleoid
nukleoid
F-plazmid
pilus
donor
recipijent
DNA-polimeraza
F-plazmid
stari donor
F-plazmid
pili
novi donor
Konjugacija kod bakterija
Uzgoj bakterija i važnost sterilnih uvjeta
Bakterije se obično uzgajaju u Petrijevim zdjelicama (ili epruvetama ili drugim
prikladnim posudama), na tekućim ili čvrstim hranjivim podlogama, važni su
sterilni uvjeti da virusi ili druge bakterije ili sl. mikroorganizmi ne unište uzgajane
bakterije.
d. Uloga prokariota (bakerija) u biosferi i u životu čovjeka
Objasniti pojmove „simbiont’’ i „parazit’’ na primjeru E. coli
SIMBIONT → živi s drugim organizmom na obostranu korist – u ljudskim crijevima,
iskorištava tvari (npr. laktozu) iz čovjekove prehrane, a proizvodi čovjeku potrebne
vitamine K, B2 i B12.
PARAZIT → živi s drugim organizmom na njegovu štetu – ako dospije u mokraćnospolni sustav – štetna je (izaziva upalu, hrani se epitelom).
69
Važnost cijanobakterija za život na Zemlji
Vjerojatno su to prvi organizmi koji su fotosintezom počeli mijenjati sastav atmosfere, tj.
obogaćivati je kisikom.
Danas imaju pionirsku ulogu u nasljevanju potpuno pustih prostora → nasljevaju staništa
nepogodna za ostala živa bića (mogu živjeti u ekstremnijim uvjetima nego ostali fotosintetski
organizmi
kozmopoliti su – mogu živjeti na velikom rasponu staništa) → sposobnost
fotosinteze te neke mogu asimilirati atmosferski dušik (heterociste)
Vrenje ili fermentacija na primjeru kiseljenja mlijeka ili kupusa
Vrenja se odvijaju uz prisustvo bakterija vrenja (saprofitske bakterije)
Mliječnokiselo vrenje – polazni supstrat je laktoza → razgrađuje se na
glukozu i galaktozu, glukoza se razgrađuje glikolizom → pirogrožđana
kiselina → mliječna kiselina (koriste ga bakterije roda Lactobacillus i
Streptoccocus) → stječe se mala količina energije, ali proces može teći bez
kisika.
Uloga bakterija u kruženju dušika u prirodi
NITRIFICIRAJUĆE BAKTERIJE – žive u tlu. Bakterije roda Nitrosomonas
oksidiraju amonijak koji nastaje kao krajnji produkt razgradnje
bjelančevina biljnih i životinjskih ostataka. Produkt oksidacije amonijaka
su soli dušikaste kiseline, nitriti, koje bakterije roda Nitrobacter
oksidiraju u soli dušične kiseline, nitrate
Ovaj proces obogaćuje tlo nitratima koje biljke iskorištavaju kao izvor
dušika
Korisna uloga i primjena bakterija u biosferi i u životu čovjeka
70
Uloge bakterija u biosferi: čimbenik u kruženju tvari, proizvođači (fotosintetske)
organske tvari i razlagači, razgrađuju organske tvari, razgrađuju otpadne i otrovne
tvari nastale industrijskom proizvodnjom
Korisne uloge bakterija u životu čovjeka: E. coli i druge simbiotske bakterije u
probavnom sustavu, vrenje (alkoholno, mliječno), u farmaceutskoj industriji za
proizvodnju lijekova, u kemijskoj industriji za proizvodnju organskih spojeva,
genetičko inženjerstvo.
Usporedba građe bakterije i cijanobakterija
Cijanobakterije imaju molekule klorofila ugrađene u nabore stanične membrane –
tilakoide
U citoplazmi cijanobakterije nalaze se uklopine u njima se nalaze zrnca pričuvnih
tvari (proteini i polisaharidi)
Cijanobakterije koje žive u vodi imaju plinske vakuole– omogućuju im plutanje.
Cijanobakterije nikada nemaju bičeve
Neke vrste cijanobakterija posjeduju heterociste → fiksacija atmosferskog dušika.
Cvjetanje vodenih površina i cijanobakterije
U vodama bogatim organskim tvarima intenzivno razmnožavanje cijanobakterija stvara
goleme populacije. Ta se pojava zove "cvjetanje voda". Zbog ugibanja i razgradnje stanica uz
oslobađanje otrovnih tvari, cijanobakterijski pokrov može biti vrlo otrovan → može
prouzročiti pomor riba i živih bića.
e. Načini suzbijanja bolesti uzrokovanih bakterijama i virusima
Umnožavanje virusa
mehanizam izazivanja bolesti
Svojim umnažanjem virusi uništavaju stanice i iscrpljuju organizam.
71
Virusne bolesti ljudi i životinja su: prehlada, gripa, bjesnoća, AIDS (sindrom stečenog
nedostatka imuniteta), ospice, vodene kozice, zaušnjaci (mumps), herpes, dječja paraliza,
hepatitis (upala jetre)...
Bakterijske bolesti ljudi i životinja su: streptokokna angina, tuberkuloza (TBC), gonoreja,
sifilis, akne, tetanus, difterija, guba, karijes, kolera, kuga, legionarska bolest, papagajska
bolest, pjegavi tifus, salmoneloza, tifus, trahom... Danas nisu tako veliki problem kao nekada
jer se liječe antibioticima (npr. penicilin).
Upala pluća može biti i virusna i bakterijska.
Danas postoje i primjenjuju se cjepiva protiv mnogih bakterijskih i virusnih bolesti.
Pojam „patogenost“ i putovi ulaska bakterija u organizam
PATOGENOST → uzrokovanje bolesti (parazitske bakterije)
PUTEVI ULASKA:
•
probavni sustav (hrana i voda)
•
dišni sustav (kapljično)
•
spolni sustav
•
ozlijede na koži (krv)
•
različiti vektori (prenositelji – npr. muhe)
Načini zaštite – preventivne mjere protiv zaraznih bolesti
• higijenske navike: pranje ruku, prokuhavanje hrane; pasterizacija, sterilizacija,
dezinfekcija...
• cijepljenje (protiv npr. gripe, hripavca, velikih boginja)
• odgovorno spolno ponašanje
Preventivno cijepljenje (protiv npr. gripe, hripavca, velikih boginja) – primjer
To je zapravo umjetni tip imunizacije, tj oblik aktivno stečene imunosti
(organizam sam stvara protutijela) → izaziva se cijepljenjem koje provodi
liječnik → u organizam se unose uzročnici bolesti ili njihovi produkti (toksini).
72
Važno je da su mikroorganizmi izgubili patogenost (ne uzrokuju bolesti), ali su
zadržali antigeničnost i sposobnost imunizacije – 3. razred imunološki sustav.
Antibiotici i njihova uloga
Antibiotici su tvari koje specifično ometaju određeni fiziološki proces u bakterija
(po mogućnosti bez štetnog učinka na zaraženi organizam) → imaju važnu ulogu u
liječenju bakterijskih bolesti (ne djeluju na viruse).
Virusi mogu izazvati tumore
Ljudski papilloma virus (HPV) koji se prenosi spolnim putem uzrokuje rak vrata
maternice.
Građa viroida i priona; bolesti koje uzrokuju
VIROIDI → gole ribonukleinske kiseline – poznati su kao biljni patogeni. Njihovo postojanje
svodi se na replikaciju koju u biljnim stanicama provode domaćinski enzimi. Viroidi ne
upravljaju sintezom proteina – suviše mali da nose bilo kakvu genetičku uputu.
BOLESTI: uzrokuju biljne bolesti (limun, avokado, artičoka, palme i dr.)
PRIONI → uzročnici bolesti kod biljaka i čovjeka; velike proteinske molekule, ali ipak
zarazne, sposobne za samoumnožavanje samo u živim stanicama.
BOLESTI: ovčja bolest scrapie, kravlje ludilo, kuru-bolest, staračka demencija i dr.
73
3 PROTOKTISTA I GLJIVE
a. Osobine glavnih skupina heterotrofnih i autotrofnih protoktista i
njihova uloga u biosferi
Zajedničke osobine protoktista
Eukariotski jednostanični i višestanični organizmi jednostavne građe - nemaju definirana
tkiva.
Predstavnici autotrofnih protoktista te njihova građa i način života
Autotrofni protoktisti (alge) sami stvaraju organske tvari procesom fotosinteze.
Alge su se nekada svrstavale u steljnjače. Tijelo steljnjača je steljka ili talus, ono može biti
jednostanično i višestanično, može biti razlučeno na dijelove slične biljnim organima: rizoidi
(ekvivalent korijenu), kauloid (ekvivalent stabljici), filoidi (ekvivalent listovima).
Predstavnici autotrofnih protoktista su: zeleni bičaši (euglena), kremenjašice, zelene (kišna
alga, klamidomonas, volvoks, spirogira, morska salata, kaulerpa, klobučić ), smeđe (jadranski
bračić, padina, cistozira, bobičarka) i crvene (litotamnij, Ceramium) alge.
ZELENI BIČAŠI (EUGLENA)
GRAĐA: zeleni bičaši (euglena) → tijelo vretenastog oblika, nije obavijeno staničnom
stijenkom, već mekanom i prozirnom opnom – pelikula (elastična, euglena ima sposobnost
mijenjanja oblika ). Na vršnom dijelu tijele nalaze se dva biča (duži i kraći). U vanjsku sredinu
izlazi samo duži bič – steže se od osnove prema vrhu. Bič gradi 11 parova mikrotubula
poredanih u stogoj pravilnosti (2 para u sredini biča, a 9 pari uokolo njih). U citoplazmi se
nalazi se jezgra s jezgricom. Citoplazma sadrži kloroplaste na čijoj se površini nalaze pirenoidi
→ bjelačevinasta zrnca za skadištenje pričuvnih tvari.
74
U unutrašnjosti kloroplasta su pigmenti: zeleni – klorofila a i b, narančasti – karoten, žuti –
ksantofil.
U prednjem dijelu tijela → očna pjega ili stigma – fotoreceptivni organel (sadrži karotene i
astaksantin). Eugleda sadrži i kontraktilnu vakuolu → regulira osmotski tlak i služi pri
izlučivanju.
Zeleni bičaši provode fotosintezu kojom nastaje polimer paramilum (sličan škrobu)
Euglena je autotrofna, no u uvjetima pomanjkanja svijetla ona se ponaša kao fakultativni
heterotrof (uzima gotovu organsku hranu) → ona je na granici između biljaka i životinja.
NAČIN ŽIVOTA: razmnožavanje – vegetativno, uzdužnim dijeljenjem, žive u slatkoj vodi
bogatoj organskom tvari. Neke vrste (crvena euglena) ne podnose organsku tvar pa žive u
čistim vodama → bioindikatori za ocijenjivanje čistoće vode.
bič
očna pjega
kontraktilne
vakuole
jezgra
kloroplasti
škrobna zrnca
Građa euglene
KREMENJAŠICE
GRAĐA: jednostanični protisti, nemaju bičeve, tijelo – zrakasto simetrično. Tijelo obavija
stijenka (izgrađena od silicijeva dioksida (SiO2) → KREMENA LJUŠTURICA). Ljušturica se
75
sastoji od manje i veće polovice koje se odnose kao „kutija“ i „ poklopac“. Gornja
polovica je epiteka, a donja hipoteka → polovice se spajaju preko pleure tako da
jedna polovica ide preko druge.
SVJETLEĆI BIČAŠI
Fosforesciraju, tj. svjetlucaju u mraku. Predstavnici – peridineje
Tijelo peridineja obavijeno je ljušturicom. Na stijenci su dvije brazde – poprečna i uzdužna
Poprečna dijeli stijenku na dvije polovice (epivalva – gornja, hipovalva – donja). Uzdužna
brazda dijeli stijenku na lijevu i desnu polovicu. Posjeduje dva biča; jedan u poprečnoj brazdi
(za pokretanje), drugi u uzdužnoj (za određivanje smjera kretanja).
Unutar stijenke (od celuloze) nalazi se citoplazma s jezgrom i kloroplastima (pigmenti:
klorofil a i c, karoteni, ksantofili). Produkti fotosinteze – škrob, ulje.
Razmnožavanje – vegetativno, običnom diobom. Mogu se razmnožavati sporama, spolan
način razmnožavanja je rijedak.
NAČIN ŽIVOTA: većina ih živi u morima (čine fitoplankton s kremenjašicama i kokolitinama)
→ važan dio prehrambenog lanca. Neke vrste izlučuju otrovne alkaloide → mogu uzrokovati
pomor riba, nagomilavati se u školjkašima za koje nisu otrovni, no ako se takve školjke
koriste za prehranu mogu izazvati teško trovanje pa i smrt.
Neke sadrže crveni pigment koji, ako se razvije u velikoj količini može obojiti morsku vodu u
crveno. Slatkovodne peridineje su indikatori čistoće vode.
ZELENE ALGE
Izrazito zelene → u kloroplastima prevladavaju zeleni pigmenti – klorofil a i b. Kloroplasti
sadrže bjelančevinaste zrnce – PIRENOIDE – oko njih se skuplja škrob kao produkt
fotosinteze.
OBLICI: jednostanični, kolonijski i višestanični
Jednostanični oblici
Predstavnici: Kišna alga – na vlažnim zidovima i kori drveća. Razmnožava se vegetativno,
običnom diobom → novonastale jedinke raznosi vjetar ili voda, ili se na mjestu postanka
76
stvara kolonija koja čini zelenu prevlaku. Klamidomonas – ima dva nejednako duga biča,
vrčasti kloroplast, kontraktilne vakuole te očnu pjegu. Ne razmnožava se diobom, nego
nespolnom putem zoospora i spolno putem izogamije- ta se dva načina izmjenjuju u obliku
izmjene generacija. Živi u slatkoj vodi.
Kolonijski oblici
Predstavnik: Volvoks – složena kolonija jednostaničnih algi. Jedinke su povezane
citoplazmatskim nitima. U toj koloniji postoji podjela rada (veće jedinke služe
razmnožavanju, a manje fotosintezi). Razmnožava se nespolno i spolno.
Višestanični oblici
Predstavnici:
Spirogira – stijenku čine celuloza i pektin. Kloroplast je vrpčast, u obliku spirale. Razmnožava
se spolno, konjugacijom. Dvije se stanice („muška“ i „ženska“) spoje preko jarme
(citoplazmatski mostić), a zatim cijeli sadržaj muške stanice prijeđe u žensku → obavi se
izmjena genetičkog materijala.
Parožina – tijelo razlučeno u rizoide (korijenčići kojima se pričvršćuje za podlogu), i kauloid –
sastoji se od naizmjence raspoređenih kraćih i dužih stanica.
Kladofora – višestanična slatkovodna alga.
Kaulerpa – morska, ima steljku razlučenu na rizoide, kauloid i velike filoide.
Klobučić – steljku čini kratki kauloid koji na vrhu nosi klobučić sa sporama. Na klobučiću se
taloži CaCO3 → bijele naslage.
Morska salata– prisutna na mjestima gdje je more onečišćeno, služi kao indikator čistoće
mora. Ona razvije 3 steljke, dvije haploidne (predstavljaju gametofit), a jedna diploidna
(predstavlja sporofit) → Izmjena generacije je izomorfna (gametofit i sporofit morfološki se
ne razlikuju).
spirogira
volvoks
klamidomonas
kremenjašica
77
SMEĐE ALGE
Smeđe alge uvijek su višestanične, to su makrofitske alge→ najveće živuće alge, pretežno u
hladnim morima.
Steljka smeđih algi različita je oblika: listasta, vrpčasta, razgranata ili nerazgranata. Kod
većine razlikujemo riozoide, kauloid i filoide. Celulozna stijenka obložena je alginskim
kiselinama.
Plastidi su fenoplasti (sadrže kolorofile a i c, karotene i ksantofile – smeđi ksantofil –
fuksoksantin → od njega potječe smeđa boja). Razmnožavanje – vegetativno, trganjem
talusa, nespolno i spolno.
Predstavnici:
Jadranski bračić – endem Jadrana → steljka je viličasto razgranata, kroz steljku prolazi
središnje „rebro“, tj. mehanička žila koja pojačava čvrstoću. Specifičnost su aerociste –
mjehurići ispunjeni zrakom koji omogućuju održavanje steljke u vodi. Spolni organi su
oogoniji s jajnim stanicama i anteridiji sa spermatozoidima → jadranski se bračić
razmnožava spolno oogamijom.
Padina – poznata smeđa alga u našem moru.
Obična bobičarka– rijetka, živi na velikim dubinama. Sargaška bobičarka živi u Sargaškom
moru, ima kuglaste aerociste te se brzo vegetativno razmnožava.
Cistozire – naše najveće alge, nitaste i nerazgranate, žive u mirnim vodama, služe kao
sklonište ribama.
CRVENE ALGE
Žive pretežno u toplim morima, uglavnom su višestanične. Steljka →raznolika oblika :nitasta,
člankovita ili krpasta, može biti razločena na rizoide, kauloide i fiolide. Unutrašnji slojevi
stijenke izgrađeni su od celuloze, a vanjski od pektina. Plastidi su rodoplasti (klorofil a i d,
karoteni, kasnotifili, fikoeritrin → daje crvenu boju, fikocijanin (samo neke vrste)→
daju modru boju.
Boja alge ovisi o količini svjetlosti koja do nje dopire → kromatska adaptacija(prema većim
dubinama sve su crvenije). Produkt fotosinteze – floridejski škrob (sličan glikogenu)
78
Predstavnici: litotamij– poznate po taloženju vapnenca u stijenkama → ugibanjem taloži se
tzv. litotamijski vapnenac; dasija, botriokladija, kilokladija.
padina
jadranski bračić
cistozira
litotamij
Predstavnici heterotrofnih protoktista, njihova građa i način života
Predstavnici heterotrofnih protoktista su:
praživotinje: korjenonošci – amebe i krednjaci;
bičaši – trihomonas;
trepetljikaši – papučica;
truskovci – plazmodij;
niže gljive – algašice (peronospora i sive plijesni)
SLUZAVCI ili KORJENONOŠCI
• Krednjaci
• Amebe
• Sunašca
• Zrakaši
AMEBA – pokreću se po podlozi pomoću lažnih nožica ili pseudopodija (mijenjaju oblik
tijela). Može biti više pseudopodija, no uglavnom se jedan ističe i određuje smjer kretanja.
Gušći dio protoplazme naziva se endoplazma, on je tamniji, a svijetliji i rjeđi dio je
ektoplazma. Tijelo obavija lipoproteinska stanična membrana – vrlo elastična. Hranu može
uzimati na bilo kojem dijelu tijela (plijen obuhvati lažnim nožicama i uvuče u protoplazmu).
Ameba može uzimati tekuću hranu – pinocitoza i krute čestice – fagocitoza
ENDOCITOZA
79
Neprobavljive ostatke ameba izbacuje na bilo kojem dijelu tijela putem EGZOCITOZE
DISANJE – aerobno → za disanje se koristi kisik koji u organizam ulazi difuzijom. Površina
amebe poprilično je velika u usporedbi s obujmom pa kisik prolazi kratki put do mjesta
potrošnje zato nema potrebe za organelima koji bi služili disanju. CO2 koji nastaje kao
produkt razgradnje organskih spojeva prolazi difuzijom kroz membranu u okoliš.
OSMOREGULACIJA – u tijelu heterotrofnih protista nalaze se kontraktilne vakuole ili stegljivi
mjehurići → izbacuje se suvišna tekućina (ne smije se pobrkati s probavnim mjehurićima). Na
ovaj način protisti reguliraju količinu vode, otopljenih iona i soli.
RAZMNOŽAVANJE – nespolno, binarnom diobom. Brzina djeljenja ovisi o vanjskim uvjetima,
prije svega o temperaturi.
pseudopodij
kontraktilna vakuola
probavna vakuola
jezgra
endoplazma
membrana
ektoplazma
Građa amebe
KREDNJACI – oko tijela izlučuju ljušturicu od kremena (SiO2), vapnenca, a može biti i
želatinozna.
Nakon što uginu, ljušturice se talože na dno te tvore naslage poput kremena. Najčešće žive
na dnu mora (mulj ili pijesak), neki čine planton.
TREPETLJIKAŠI
80
Najveća skupina među heterotrofnim protistima. Površina tijela obavijena je pelikulom →
obložena trepetljikama koje služe za pokretanje i uzimanje hrane. Svi trepetljikaši imaju
barem dvije jezgre: malu – mikronukleus, veliku – makronukleus, može biti i više jezgara.
Papučica – ima stalan oblik tijela (obavijena pelikulom). Površinu pelikule prekrivaju
trepetljike – za pokretanje. HRANJENJE – na jednom mjestu na pelikuli vidi se
udubljenje kroz koje papučica prima hranjive tvari → stanična ustaili citostom na njih
se nastavlja stanično ždrijelo ili citofarinks na čijem se kraju stvaraju hranidbeni
mjehurući. Hranidbeni mjehurići se otkidaju od citofarinksa i putuju po protoplazmi
→ spajaju se s lizosomima koji sadrže enzime te razgrađuju visokomolekularne
spojeve. Nepobravljeni ostaci izbacuju se na točno određenom mjestu na pelikuli –
citopig. Disanje aerobno, kisik ulazi i izlazi procesom difuzije.
OSMOREGULACIJA – putem kontraktilnih vakuola. Papučica ima dvije kontraktilne vakuole.
Vakuole djelomično sudjeluju u ekskreciji → izbacivanje produkata metabolizma.
kontraktilne vakuole – prozirni, vodenasti mjehurići, neprestano se pune tekućinom te se u
određenim razmacima stegnu i izbace sadržaj kroz pelikulu u okolinu.
RAZMNOŽAVANJE – najčešće običnom dvojnom (binarnom) diobom.
Zapaženo je i spolno razmnožavanje→izmjena genetskog materijala u jezgrama (to
nije „klasično“ spolno razmnožavanje kakvo nalazimo u višestaničnih organizama).
Ovaj proces zove se konjugacija → izmjena genetskog materijala mikronukelusa dviju
jedinki (npr. papučica).
kontraktilna vakuola
pelikula
makronuklus
probavni mjehurići
P
cilija (trepetljika)
mikronukleus
citosom
trihocist
citopig
Građa papučice
81
BIČAŠI
Mogu se hraniti autotrofno (većina ima plastide s klorofilom) i heterotrofno. Autotrofno se
hrane u u uvjetima dovoljnog svijetla. Ako su u tami, prelaze na heterotrofnu ishranu. Neke
vrste nemaju plastide s klorofilom i to su tzv. životinjski bičaši → hrane se heterotrofno te su
većinom paraziti.
Poznata skupina su tripanosomi koji uzrokuju mnoge bolesti čovjeka i životinja. Vrsta
Trichomonas vaginalis D. iz roda Trichomonas uzrokuje bolest trihomonijazu → spolno
prenosiva bolest.
TRUSKOVCI
Nametnički protisti koji žive u stanicama ili međustaničnim prostorima beskralješnjaka i
kralješnjaka
Za vrijeme razmnožavanja stvaraju spore ili truske. Truskovci su potpuno nametnici. Za
čovjeka su najvažnije vrste iz roda Plasmodium koje uzrokuju malariju.
NIŽE GLJIVE
Heterotrofni protisti koji se hrane saprofitski, a rjeđe parazitski.
• ALGAŠICE
• SLUZNJAČE
ALGAŠICE – u početku svrstavane u carstvo gljiva s kojima ih povezuje heterotrofan način
ishrane i stanična stijenka od hitina.
RAZLIKE U ODNOSU NA CARSTVO GLJIVA:
• Tijekom razvitka imaju pokretne stadije
• Živu u vodi i na izrazito vlažnim mjestima (poput alga – otuda naziv)
• Miceliji bez poprečnih stijenki s mnogo jezgara (višestanični oblici)
PREDSTAVNICI: kitidrijale i peronospore, sive ili crne plijesni
82
Peronospore – žive kao paraziti na biljkama (peronospora vinove loze i peronospora
krumpira) – za razvitak je potrebna voda → tijekom vlažnih godina, ljetnih kiša peronospore
uzrokuju velike štete u poljodjelstvu.
*Živi u intracelularnim prostorima listova i plodova vinove loze → crpi organske tvari
preko haustorija. Nakon nekog vremena razviju se niti sporangiofori koji nose
zoosporangije (oni izlaze u vanjski okoliš kroz puči) a u njima su zoospore →
zoosporangiji se prenose vjetrom na listove zdravih jedinki, a ako dospiju na kapljicu
vode iz njih se oslobađaju zoospore koje će isklijati u novu preonosporu.
Sive ili crne plijesni – prilagođene razmnožavanju izvan vode. Predstavnik je mukor→ može
se naći na vlažnim ostacima hrane (živi saprofitski uzimajući gotove organske tvari, a
istodobno izaziva truljenje).
*tijelo paučinasto, mnogojezgrene niti koje prodiru u supstrat. Na gornjoj površini
nalaze se okomiti nositelji sporangija – sporangiofori koji nose kuglaste sporangije
(crne ili sive boje) u kojima su nepokretne spore, tj. endospore→ pucanjem stijenke
sporangija, endospore se oslobađaju i dospijevaju na novu podlogu na kojoj će
isklijati u novu plijesan.
mukor
peronospora vinove loze
Uloga i značaj autootrofnih (fitoplanktonskih) i heterotrofnih
(zooplanktonskih) protoktista u hranidbenim lancima
83
Svijetleći bičaši, kremenjašice i kokolitine predstavljaju većinu fitoplanktona
i glavni su proizvođači hrane na Zemlji → fitoplankton su najvažniji
proizvođači u hranidbenom lancu.
Fitoplanktonom se hrani zooplankton, a veći organizmi filtratori, kao što su
kitovi, hrane se zooplanktonom (filtriranjem morske vode).
Razmnožavanje zelenih algi na primjeru morske salate
Morska salata razvije 3 steljke, dvije haploidne (predstavljaju
gametofit), a jedna diploidna (predstavlja sporofit)→ Izmjena
generacije je izomorfna (sugerira da se gametofit i sporofit morfološki ne
razlikuju).
mejoza
mitoza
sporofit
(2n)
zigota (2n)
ženski
gametofit (n)
muški
gametofit
(n)
oplodnja
Izomorfna izmjena generacija
Značajne alge u prehrani, mikrobiologiji i gospodarstvu
ALGE
PREHRANA
MIKROBIOLOGIJA
GOSPODARSTVO
84
smeđe alge
Velike količine
-
Proizvodnja gnojiva
vitamina A, B i C →
i alginskih kiselina
uporebljavaju se
koje se primjenjuju
kao HRANA i
u filmskoj,
ZAČINI
tekstilnoj,
prehrambenoj
industriji
crvene alge
U prehrani kao
AGAR – rabi se kao
variva, salate,
podloga za
prilozi jelima,
uzgajanje
npr.PORFIRA
mikroorganizama,
-
za proizvodnju
kapsula u
farmaceutskoj
industriji te u
prehrambenoj
industriji
Štetnost srdoboljne amebe i trihomonasa za čovjekovo zdravlje
Srdoboljna ameba živi u probavilu (ulazi onečišćenom vodom ili vodom u kojoj ima
začahurenih ameba) → uzrokuje bolest dizenteriju ili grižu, amebe se hrane
crijevnim bakterijama, no mogu razgrađivati i eritrocite u sluznici crijeva. SIMPTOMI:
grčevi, proljevi, umor, gubitak teka
Trihomonas – bičaš koji živi u spolno-mokraćnom sustavu, hrani se bakterijama i
stanicama sluznice, uzrokuje trihomonijazu (upala čiji simptom je iscjedak, svrbež i
bol).
Posljedica širenja algi – pridošlica u Jadranu (kaulerpa)
85
Caulerpa taxifolia – alga pridošlica, vrlo se brzo vegetativno razmnožava, nema
prirodnih predatora te stvara zelene livade → potiskuje i uništava ostale
organizme u moru.
Kaulerpa – „zelene livade“
Pojam „indikator onečišćenja“ na primjeru morske salate
Prisutnost (brojnost) morske salate na nekom mjestu ukazuje na onečišćenost mora
na tom mjestu. Zato je morska salata indikator onečišćenja.
Svjetlucanje mora uzrokovano je fitoplanktonom (vrsta Noctiluca miliaris)
Vrsta Noctiluca miliaris spada u odjeljak svjetlećih bičaša, predstavnici fosforesciraju, tj.
svjetlucaju u tami → sadrže svjetleću tvar luciferin, a sama pojava zove se
bioluminiscencija.
Tipovi plastida po kojima se razlikuju alge
kloroplasti → zelene alge
feoplasti → smeđe alge
rodoplasti→ crvene alge
86
Kako se poznavanje životnih ciklusa patogenih protoktista može upotrijebiti u
kontroliranju njihova širenja (na primjeru malarije)
Poznato je da truskovci iz roda Plasmodium uzokuju malariju. U čovjeka ih sa slinom unosi
komarac malaričar (on je prijenosnik, tj. vektor). Da se umanji broj oboljenih od malarije
potrebno je umanjiti broj vektora, tj. komaraca malaričara → npr. isušivanjem močvara
(prirodno stanište komarca malaričara), biološkim uništavanje pomoću riba (gambuzija) koje
se hrane ličinkama komarca malaričara, primjenom insekticida, repelenata (sredstva koja se
nanose na kožu, a odbijaju insekte).
b. Osobine gljiva i njihova ulogu u biosferi
OPĆENITO O GLJIVAMA
Gljive se niti u jednom razdoblju života ne kreću, nemaju bičeve, niti lažne nožice
micelij – tijelo gljive – sustav tankih, cjevastih niti – hifa (stijenka od hitina)
RAZMNOŽAVANJE: nespolno i spolno, a ta se dva načina izmjenjuju u obliku izmjene
generacija (gametofita i sporofita).
klobuk
stručak
plodište
micelij
hifa
Građa gljive
87
Značaljke gljiva koje ih povezuju s biljkama odnosno sa životinjama
S biljkama:
• uzimanje organskih tvari vanjskom površinom tijela
• izmjena generacija (gametofita i sporofita) tijekom razvitka
Sa životinjama:
• heterotrofan način ishrane (saprofitski ili parazitski)
• stančina stijenka izgrađena od hitina
• rezervni polisaharid glikogen
• slična struktura DNA
Tipični predstavnici mješinarki i stapčarki
MJEŠINARKE
STAPČARKE
narančasta zdjeličarka
poljska pečurka (šampinjon)
smrčak
grmašica
tartufi
muhara
zelene plijesni
puhara
pepelnice
zelena pupavka
ražina gljivica
ludara
kvaščeve gljivice
bukova guba ili trud
žuta ježevica ili prosenjak
vrganj
obična krumpirača
ljubičasta krunašica
hrđe i snijeti – parazitske stapčarke
88
zelena pupavka
pečurka
ludara
muhara
tartufi
bukova guba
obična krumpirača
smrčak
Važnost gljiva u simbiozi
Hife nekih gljiva žive u simbiozi s korijenjem biljaka – mikoriza
Gljive dobivaju organsku hranu od biljaka, a zauzvrat biljku opskrbljuju vodom,
a ponekad i dušikom. Uništavanje simbioznih gljiva u šumama (zbog
onečišćenja zraka) uzrokuje poremećaje šumskih biocenoza → sušenje drveća.
Najpoznatiji primjer mikorize jesu orhideje ili kaćuni, čije sjemenke nemogu
klijati bez nekih gljiva te simbioza gljiva i mravi.
Simbioza gljiva i životinja: gljive i mravi – tropski mravi rezači uzgajaju u svojim
podzemnim mravinjacima na podlozi od izgrizenog lišća micelije gljiva i hrane
se njima te ih štite od nametnika pesticidom koji izlučuju
Usporedba načina razmnožavanja mješinarki i stapčarki (oblik sporangija,
vrsta i broj spora)
89
MJEŠINARKE
Nespolno se razmnožavaju putem različitih vrsta spora, askospora → nastaju
unutar sporangija mješinasta oblika, tj. askusa. U jednom se askusu razvija 8
askospora (četiri minus – muške, četiri plus – ženske). Neke mješinarke uz
askospore stvaraju i druge vrste spora (konidije).
STAPČARKE
Nespolno se razmnožavaju putem bazidospora, one nastaju na površini
sporangija (ne unutar kao kod mješinarki) – bazidiji. Na svakoj se bazidiji
razviju 4 bazidospore (dvije minus – muške, dvije plus – ženske) svaka na svojoj
stapki (otuda naziv stapčarke).
MJEŠINARKE (askomicete)
STAPČARKE (bazidimicete)
(baz idimicete)
naziv spora
askospora
bazidiospora
naziv sporangija
askus
bazidija
broj spora u
8
4
oblik sporangija
mješina
stapka
smještaj sporangija
unutar plodišta
vire iz plodišta
unutar askusa
na površini bazidija
sporangiju
u plodištu
smještaj spora u
sporangiju
Otrovne i jestive vrste gljiva iz skupina mješinarki i stapčarki
JESTIVE MJEŠINARKE: narančasta zdjeličarka, smrčak, tartufi
JESTIVE STAPČARKE: vrganj, poljska pečurka (samo su klobuci jestivi), žuta ježevica
(jestiva samo u mladosti)
90
OTROVNE I NEJESTIVE STAPČARKE: ludara, zelena pupavka (smrtno otrovna!),
muhara, bukova guba, naježena puhara, obična krumpirača, ljubičasta krunašica
Nema znanstvene metode za razlikovanje otrovnih od neotrovnih gljiva. Razlikovanje se
temelji na dobrom poznavanju gljiva.
c. Osobine i značenje lišaja
Lišaj je simbioza mješinarki i stapčarki s modrozelenim ili zelenim algama
Lišaji su simbioza jedne vrste gljiva i jedne vrste alga koje čine morfološku i
fiziološku cjelinu. Od gljiva u simbiozu uglavnom ulaze mješinarke, a od alga ili zelene
alge ili cijanobakterije. Alge asimiliraju (vrše fotosintezu) i daju organske tvari
gljivama, agljive štite alge i opskrbljuju ih vodom i mineralnim tvarima.
alge
gornja kora
srž
asimilacijski sloj
hife
Građa lišaja
Lišajevi kao indikatori čistoće zraka
Lišajevi su vrlo osjetljivi na onečišćenje zraka, a posebno na prisutnost SO2 →
nema ih u velikim gradovima i u blizini tvornica. Zato su indikatori čistoće
zraka.
91
Značenje lišajeva u medicini
Primjenjuju se u farmaciji u proizvodnji vitamina C, ali i u medicini (npr. sirup
islandskog lišaja koji se koristi u lječenju kašlja i upalnih stanja ždrijela).
Morfološka raznolikost lišaja
Dijele se u 3 skupine
o Koraste – korasta izgleda te cijelom donjom površinom pričvršćeni za podlogu
o Listaste – imaju oblik lista i za podlogu su vezani jednom tvorbom poput drška, a
rubni dijelovi lišaja su slobodni
o Grmaste – razgranati poput grma, žive u krošnjama drveća, tijelo gotovo u cjelini
slobodno
korasti lišaj
grmasti lišaj
listasti lišaj
d. Značenje protoktista i gljiva za čovjeka; mjere za suzbijanje bolesti
uzrokovanih parazitskim protoktistima i gljivicama
Parazitski oblici gljiva
Kandida spada u skupinu nepotpunih gljiva (nisu ni stapčarke ni mješinarke) koje u ljudi
izazivaju kože bolest – dermatomikoze. Kandida se može naći na jeziku i spolnim organima.
92
Kao parazitske stapčarke poznate su hrđe (žitna hrđa) i snijeti (kukuruzna snijet), a kao
parazitske mješinarke poznate su pepelnice (pepelnica vinove loze).
Primjena gljiva (penicilijum) u zdravstvu (penicilin), industriji (kvaščeve gljivice),
poljoprivredi (saprofiti) i prehrani (tartufi – hranidbena vrijednost)
Kistac ili penicilium predstavnik je zelenih plijesni (može se naći na ostacima hrane –
limun). Zahvaljujući engleskom lječniku A. Flemingu spoznalo se da kistac ima
antibakterijsko djelovanje → ubija i sprječava razvoj bakterija. Kistac je osnova za
proizvodnju penicilina (prvi antibiotik). Valja biti oprezan, neki su ljudi osjetljivi na
penicilin → alergijska reakcija.
Kvaščeve gljivice sadrže enzime koji omogućuju fermentaciju u proizvodnji vina i
piva te dizanje tijesta pri pečenju (CO2), koriste se i u farmaciji jer su bogati
vitaminima B.
U poljoprivredi se koriste saprofitske gljive – u tlu gomilaju organske tvari.
Tartufi su mješinarke čija se plodišta razvijaju pod zemljom te se njima hrane
životinje, a osobito su cijenjeni kao delikatesna hrana.
Štetno djelovanje otrovnih gljiva na probavni i živčani sustavi stanični metabolizam i
način hitne pomoći pri trovanju
Stupanj otrovnosti ovisi o količini toksina koji uđu u organizam i o načina na koji djeluju.
Mogu izazvati degeneraciju jetre i bubrega, mogu djelovati na živčani sustav i sluznicu
probavnih organa.
Hitna pomoć: puno vode, aktivni ugljen, hitna medicinska pomoć!
93
4 BOTANIKA
a. Zajedničke osobine biljaka i osnovna organizacija biljnoga tijela
Podjela biljnog carstva
biljke
stablašice
(više biljke)
steljnjače
(niže biljke)
alge
vaskularne
nevaskularne
mahovine
papratnjače
golosjemenjače
sjemenjače
kritosjemenjače
(cvjetnjače)
Uloge biljnih organa
• korijen: upija vodu s otopljenim mineralnim tvarima, učvršćuje biljku u
tlu
• stabljika: povezuje ostale biljne organe, provodi vodu s otopljenim
tvarima. Redovito nosi listove i pupove, a ponekad i druge organe
(cvjetove, plodove).
• list: fotosinteza, transpiracija
Prilagodbe biljaka na kopnene uvjete života:
Napredak sporofta (a redukcija gametofita), razvoj tkiva i organa, sjemenka, grananje
(povećana površina tijela)
Povezanost zelenih algi sa stablašicama
Imaju iste fotosintetske pigmente (klorofil a i b) i produkt fotosinteze (škrob), stoga se
smatra da su se kopnene biljke evolucijski razvile iz zelenih algi.
94
Biljna tkiva
TVORNA TKIVA ili MERISTEMI:
Vršni meristem (vegetacijski vršak stabljike i korijena), mitozom omogućuje rast
stabljici u visinu, odnosno korijenu u dubinu
Bočna tvorna tkiva (razvijaju se naknadno, tvore godove) omogućuju biljci rast u
širinu; glavno tkivo je žilni kambij (u presjeku biljke kambijski prsten) koji prema
središtu tvori ksilem (drvo), a prema površini floem (liko)
TRAJNA TKIVA:
Osnovno tkivo tvore asimilacijski (u njemu se odvija fotosinteza) i spužvasti
parenhim (služi za prozračivanje i spremanje tvari)
Pokrovno tkivo čine epiderma (stabljika i listovi) te rizoderma (korijen)
Provodno tkivo čine ksilem (traheje – mrtve cijevi i traheide – produžene stanice),
koji provodi vodu i min. tvari od korijena, i floem (kojeg čine sitaste cijevi – žive
stanice), koji provodi asimilate nastale fotosintezom
Potporno tkivo osigurava čvrstoću biljke
Žljezdano tkivo sadrži žlijezde hidatode (izlučuju vodu kroz puči vodenice), nektarije
(izlučuju nektar koji mami kukce), probavne žlijezde (za razgradnju bjelančevina; tvari
koje se izlučuju su sekrete (biljkama korisne tvari) i ekskrete, krajnje proizvode –
eterična ulja (koje izlučuju žljezdane dlake i uljne žlijezde) smole (koje izlučuju
smolenice) i kaučuk
Godovi
"crte" na poprečnom presjeku stabla koje raste u području s izmjenom godišnjih doba –
svjetliji su proljetni prirast (velike stanice), a tamniji jesenski (manje stanice s debljom
stijenkom) – po broju godova može se odrediti starost stabla.
95
Godovi
b. Glavne skupine biljaka i njihovi predstavnici, usavršavanje njihove
građe i uloge s prilagođavanjem životu na kopnu
Usporedba golosjemenjača i kritosjemenjača
GLAVNE RAZLIKE
GOLOSJEMENJAČE
KRITOSJEMENJAČE
sjemeni zameci (odnosno nakon oplodnje
sjemeni zameci se ne vide izvana jer se
sjemenke) vide se izvana jer se nalaze na
nalaze unutar plodnice tučka, a nakon
sjemenim ljuskama (nemaju plod)
oplodnje se sjemenke nalaze unutar
usplođa (ploda)
generativni organi: sjemene ljuske i
generativni organ: cvijet (tučak i prašnici)
prašničke ljuske (nemaju cvijet)
Bolja prilagođenost kritosjemenjača životinim uvjetima u odnosu na golosjemenjače
Za razliku od golosjemenjača, kod kritosjemenjača sjemeni su zameci nevidljivi → nalaze se u
plodnici tučka. Nakon oprašivanja i oplodnje se iz sjemenih zametaka razviju sjemenke, a iz
stijenki plodnice usplođe (plod – tvori ga usplođe sa sjemenkama).
96
Ukratko, smatraju se naprednijima jer plodnica dodatno štiti sjemene zametke s klicom →
bolje su se prilagodine životu na kopnu.
Građa i uloga cvijeta, ploda i sjemenke
Cvijet – generativni organ koji služi razmnožavanju. Sastoji se od 4 dijela: cvjetišta, ocvijeća,
prašnika i tučka
prašnik
prašnica
njuška
prašnička nit
tučak
vrat
latica
plodnica
lap
Građa cvijeta
CVJETIŠTE – vršni dio cvjetne stapke za koji su pričvršćeni ostali dijelovi cvijeta. OCVIJEĆE –
preobraženi listovi koji obavijaju prašnike i tučak – sastoji se od čaške (vanjski dio ocvijeća
koji se sastoji od zelenih listova - lapova) i vjenčića (unutarnji dio ocvijeća – sastoji se od
obojenih listova - latica)
PRAŠNICI (mikrosporofili) – muški generativni organ – sastoje se od prašničke niti i prašnice.
97
U prašnici se nalaze peludnice ili polenovnice, tj. muški sporangiji s peludnim ili polenovim
zrncima.
TUČAK – ženski generativni organ – sastoji se od plodnice (donji prošireni dio u kojem se
nalaze sjemeni zameci), vrata (suženi, izduženi dio tučka, između plodnice i njuške) i njuške
(služi za prihvaćanje i klijanje peludnih zrnaca)
- uloga cvijeta: razvoj spolnih stanica (gametofita, koji je u kritosjemenjača reduciran na
nekoliko stanica) i oplodnja →razmnožavanje
Građa mahovina
Mahovine imaju tijelo nalik na steljku (talus), nemaju prave vegetativne organe nego
rizoide, stabalce i listiće (dio gametofita, a ne sporofita), nemaju pravi provodni sustav
(nevaskularne). Nisu prave kopnene biljke → za oplodnju (i razvitak) im je nužna
voda.
Spora proklija u prokličnicu ili protonemu (nitasta tvorevina zelene boje) → iz pupa na
prokličnici se razvije stabalce s listićima i rizoidima → taj dio zovemo mahovinom.
Razvitak završi stvaranjem spolnih organa, ARHEGONIJA (nastaje 1 jajna stanica) i
ANTERIDIJA (nastaje veći broj spermatozoida). Oplodnjom (u kapljici vode) nastaje
zigota, a iz nje sporogon → sastoji se od drška i sporangija (tu su spore i kojih će
ponovo isklijati prokličnica).
98
Mahovine
Evolucijske prednosti papratnjača u odnosu na mahovine
Papratnjača imaju razvijeni provodni sustav (vaskularne), imaju prave vegetativne
organe (korijen, stabljiku i list) tj. jače razvijen sporofit a reduciran gametofit (ali i
njima je za oplodnju nužna voda)
Glavni predstavnici papratnjača
psilofiti (prapapratnjače, npr. rinija)
crvotočine (npr. obična crvotočina, selagina)
preslice (npr. poljska preslica)
paprati (npr. bujad, jelenak, oslad, zlatinjak, gospin vlasak; vodene paprati)
Raznolikost golosjemenjača
99
golosjemenjače
četinjače
borovi
bor,
jela,
smreka,
ariš
čempresi
perastolisne golosjemenjače
tise
čempresi, tuje,
borovice (npr.
obična borovica,
primorska borovica)
cikasi, kositrenice
npr.
šumska
tisa,
ginko
npr. crni bor, šumski bor,
alepski bor, dalmatinski crni
bor, bijela jela, visoka smreka,
omorika, ariš, cedar
Raznolikost kritosjemenjača
dvosupnice
o ŽABNJACI – npr. ljutić, zlatica
o BUKVE – npr. kesten, hrast
o LEPIRNJAČE – npr. grašak, mimoze
o KRSTAŠICE – npr. kupus, uljena repica, velebitska degenija
o ŠTITARKE – npr. mrkva, peršin, celer
o USNAČE – npr. ružmarin, lavanda, kadulja
o GLAVOČIKE – npr. artičoka, kamilica, suncokret
jednosupnice
o LJILJANI – npr. luk, šparoga, tulipan, zumbul, kockavica
o TRAVE – npr. pšenica, kukuruz, trska
Prilagodbe na različite načine oprašivanja i rasprostiranja sjemenki
100
Kod golosjemenjača peludna zrnca često imaju dva zračna mjehura koji pomažu
njihovu raznošenju vjetrom.
U kristosjemenjača plod štiti sjemenku i služi za rasprostranjivanje. Plodovi mogu biti
suhi (suho usplođe) i sočni (usplođe bogato hranjivim tvarima). Suhi plodovi mogu
biti prilagođeni širenju vjetrom, npr. rasperena njuška u pavitine, krilca u javora, dlake
kod maslačka. Mogu se rasprostranjivati životinjama (npr. čičak).
Sočni se plodovi mogu rasprostanjivati pticama (ptica izbacuje neprobavljene
sjemenke iz probavnog sustava) → tako se rasprostanjuju višnja i glog.
Mravi rasprostiru plodove ljubičice. Biljke koje žive u vodi rasprostanjuju se putem
vode → najčešće su ispunjeni zrakom u pojedinim djelovima sjemenke ili ploda, to ih
čini lakšima → plivaju na vodi (paprika, bundeva, orašac, jagodasta djetelina, kokos).
Jednosupnice i dvosupnice
JEDNOSUPNICE
DVOSUPNICE
klice s jednom supkom
klice s dvije supke
čupavo korjenje
razvijen glavni korijen
u stabljici razbacane zatvorene žile
u stabljici otvorene žile raspoređene u
krug
nemogućnost sekundarnog rasta u
sekundarni rast u širinu
širinu
prugasta nervatura listova
mrežasta nervatura listova
jednostavno ocvijeće (nemaju
dvostruko ocvijeće (lapovi)
lapove)
građa cvijeta na temelju broja 3
građa cvijeta na temelju broja 4 ili 5
c. Razlike u životnim ciklusima različitih skupina biljaka
Životni ciklus kritosjemenjača
101
biljka sporofit (2n) s muškim i ženskim gametofitima (n)
(samooprašivanje ili stranooprašivanje-pogodnije)
endosperm (2n)
klica
sjemenka
plod
oprašivanje
oplodnja
klijanje
sekundarni
nova biljka
Životni ciklus kritosjemenjača
Oblici vegetativnog razmnožavanja
korijen – iz pupova na korijenu razvijaju se izbojci – npr. šljiva i još neke voćke
(voćarstvo)
(nadzemna) stabljika – dijelovi stabljike se otkidaju – vrba (reznicama), jagoda
(vriježama)
podzemna stabljika – luk (lukovica), krumpir (gomolj), perunika (podanak)
list – afrička ljubica, carska begonija (ako otkinemo list ljubičice, zabodemo u zemlju
te redovito zaljevamo, razvit će se nova biljka)
rasplodni pupovi (bulbili) – nalaze se u pazušcu lista → otpadnu, a zatim isklijaju u
novu biljku (npr. lukovičasti ljljan)
102
zimski pupovi (turioni) – specifičnost vodenih biljaka, pupovi su bogati hranjivim
tvarima (škrob), u proljeće se hranjive tvari potroše, turion postaje lakši, ispliva na
površinu te isklija u novu biljku
Dijelovi cvijeta kritosjemenjača
vidi gore građa cvijeta
Razlika između cvijeta i cvata
Cvijet je jedan, a cvat skup pojedinačno raspoređenih cvjetova na jednoj cvjetnoj
stapci
Vrste cvatova
Primjeri cvatova
Vrste plodova s obzirom na način rasprostranjivanja
vidi Prilagodbe na različite načine oprašivanja i rasprostiranja sjemenki
103
Primjeri preobrazbe vegetativnih organa
PREOBRAZBE KORIJENA: repast ili vretenast korijen, zračno korijenje
Repast korijen → zadebljani glavni korijen (mrkva, peršin, celer), zadebljano može
biti i bočno korijenje – korijenski gomolji (npr. georgina)
Zračno korijenje → služi za pričvršćivanje biljke za stabljiku (bršljan), za upijanje
atmosferske vlage (npr. monstera), potpora razgranatoj krošnji (npr. fikus)
PREOBRAZBE STABLJIKE: podzemne stabljike (lukovice, gomolj, podanak), trn
(kratki šiljasti ogranci stabljike, zaštitna uloga), vitica (nitaste tvorevine osjetljive na
dodir, za pričvršćivanje i penjanje), filokladij (stabljika u obliku lista koja i obavlja
funkciju lista), kladodij (spljoštene stabljike koje obavljaju fotosintezu, npr. božićni
kaktus)
PREOBRAZBA LISTOVA: trnovi i vitice (kao i kod stabljike), pricvjetni listovi
(brakteje) – obojeni listovi u području cvijeta ili cvata, a služe primamljivanju kukaca
božićna zvijezda – brakteje
Životni ciklus mahovina – izmjena generacija
spora (n)
prokličnica (podsjeća na mnogostaničnu zelenu algu)
spolni organi (arhegoniji-ž, anteridiji-m) na vrhu stabalca
zigota (2n)
sporogon (drška i sporangiji)
mejoza
Izmjena generacija (gametofit, sporofit) je heteromorfna
stabalce (listići, rizoidi)
oplodnja u kapljici vode
spore (n)
104
sporofit
rast i razvoj u
odrasli sporofit
dio gametofita
(haploidan)
zigota u
tkivu
gametofita
diploidna faza
mejoza
oplodnja
haploidna faza
razvoj i izlazak spora
oslobađanje spermatozoida
rast gametofita
spermato
zoid u
anteridiju
rizoidi
Izmjena generacija u mahovina
Životni ciklus paprati – izmjena generacija
spora (n)
protalij (sličan prokličnici u mahovina)
(potrebna voda)
zigota (2n)
klica
arhegoniji i anteridiji
mlada paprat
mejoza
sporangiji
oplodnja
spore
- heteromorfna izmjena generacija
- redukcija gametofita: protalij = gametofit, odrasla biljka = sporofit – sporofit je
razvijeniji nego gametofit – napredak
Osnovne značajke razmnožavanja golosjmenjača – životni ciklus
oprašivanje (prenošenje peludnih zrna na mikropilu sjemenog zametka)
isklija u cjevčicu (peludnu mješinicu sa spermijima)
jajnom stanicom
oplodnja (voda nije potrebna)
endosperm(n) + sjemena lupina)
(ž)
sjemenka
peludno zrnce
prodire u embrionsku vrećicu s
zigota (2n)
nova biljka
klica (+primarni
strobili (m) i sjemeni zameci
105
daljnja redukcija gametofita: cijela biljka je sporofit, a gametofit je unutar nje (muški-peludna
zrnca, ženski-sjemeni zametak u embrionskoj vrećici)
Značaj ginka i cikasa u filogeniji golosjemenjača
FILOGENIJA - znanost koja proučava srodstvene odnose među organizmima
Ginko spada u porodicu tisa, a cikas u perastolisne golosjemenjače. Ginko u u
peludnim zrncima umjesto spermalnih stanica ima pokretne spermatoziode (primitivna
osobina, imaju ih papratnjače) i zato se naziva ŽIVI FOSIL. Isto vrijedi i za cikas →
značajni su kao dokaz da su se golosjemenjače razvile iz papratnjača.
ginko
cikas
d. Značenje biljaka u biosferi i životu čovjeka
Značenje kritosjemenjača u životu ljudi
• Izvor kisika
• Prehrana
• Sirovina za odjeću
• Ogrjev i graditeljstvo
• Medicina i farmacija (lijekovi)
• Izrada tehničkih predmeta
• Ukrasno bilje
106
Mahovine kao sedrotvorci
Mahovine sedrotovrce ubrajamo u prave mahovine. Kod nas žive u krškim vodama (Plitvička
jezera, Krka) → pouspješuju stvaranje sedrenih barijera preko kojih se slijevaju slapovi.
Mahovine u nastanku treseta
Treset je tamnosmeđe močvarno tlo koje nastaje raspadanjem organskog, prvenstveno biljnog
materijala, ponajviše mahovina, u vlažnim područjima. Gospodarski je važan jer je to prvi
stadij u nastanku ugljena, može se koristiti kao gorivo, a koristi se i u poljoprivredi za
poboljšanje kvalitete tla.
Značanje papratnjača za čovjeka
Preslice sadrže puno SiO2 (za glačanje metala) i otrovni alkaloid koji u manjim
količinama služi kao lijek (za bubrežne bolesti).
Ekonomska i ekološka važnost golosjemenjača
ekonomska: građevinarstvo – drvo; proizvodnja papira, smola;
farmaceutska industrija– iglice zasirupe protiv kašlja, efedrin iz kositrenice, gingko;
hortikultura;
ekološka: crnogorične šume.
Zaštićene, jestive, ljekovite i začinske biljke u flori Hrvatske
• povrće: kupus, blitva, grah, endivija
• voće: jabuka, višnja, šljiva, jagoda, ribiz, smokva, rogač, dud, pitomi
kesten, lješnjak
• ljekovite biljke: metvica, majčina dušica, kamilica, lipa, ljekovita kadulja
• začinske biljke: ružmarin, lovor, peršin, bosiljak
• jestive žitarice: ječam, pšenica
e. Raznolikost flore i vegetacije Hrvatske
Glavni predstavnici flore
107
mahovine: obični vlasak
papratnjače: poljska preslica, bujad, jelenak
golosjemenjače: bor, jela, smreka, čempres, tisa
kritosjemenjače:
o dvosupnice: bukva, kesten, hrast, bagrem, kupus, mrkva, kadulja, kamilica, suncokret,
maslačak
o jednosupnice: luk, ljiljan, trave: pšenica, kukuruz, zob, trska
Glavne značajke i tipovi vegetacija u Hrvatskoj
nizinska Hrvatska – šuma (hrast kitnjak i obični grab, breza, bukva, jela; močvarne šume
(hrast lužnjak)) i stepa (trave), uglavnom pretvoreno u poljoprivredne površine
gorska Hrvatska – šume (prema visini: bukva i jela, pretplaninska bukova šuma, klekovina
bora, planinski travnjaci, planinske rudine i goleti)
primorska Hrvatska – šume (hrast medunac, alepski bor, crni bor) i degradirana vegetacija
(makija, garig, travna vegetacija, vegetacija kamenjara), kultivirano bilje (vinova loza,
masline, lavanda...)
Endemične, zaštićene i rijetke biljke hrvatske flore
Endemične vrste: velebitska degenija, hrvatska sibireja (relikt – vrlo stara, dugo
nepromijenjena vrsta koja je nekad bila šire rasprostranjena), dubrovačka zečina
(neoendem – endem nastao u novijoj geološkoj prošlosti), hrvatska perunika, krški
runolist, hrvatski karanfil
Zaštićene vrste: sve navedene endemične vrste + paprat – gospin vlasak; sibirska
perunika, kockavica, kaćuni (orhideje), tisa, hrvatska vučja stopa, ciklama, šumarice,
božikovina
108
f. Osnovni procesi vezani uz promet vode u biljkama
Povezanost strukture vode s njezinom ulogom u biljnom organizmu
Voda je polarna (dipolna) molekula, posljedica čega su:
•
kohezija – privlačna sila među molekulama vode.
•
adhezija – privlačna sila između molekula vode i tvari koje sadrže kisik (celuloza,
staklo...).
•
kapilarnost – kretanje vode u uskom prostoru nasuprot gravitacijskoj sili
(omogućuju ju adhezija i kohezija).
•
voda je dobro otapalo za ione (hidratacija) i polarne molekule → transportna
uloga.
Mehanizmi primanja vode u biljci
difuzija – kretanje molekula tekućina (vode) ili plinova iz područja njihove veće
koncentracije u područje njihove manje koncentracije do izjednačenja
koncentracija.
brzina difuzije proporcionalna je s temperaturom, površinom i razlikom
koncentracija, smanjuje se s vremenom.
osmoza – difuzija kroz polupropusnu (semipermeabilnu) ili probirno propusnu
(selektivno permeabilnu – stanične membrane propuštaju vodu i male nenabijene
molekule, ali veće i nabijene čestice ne) membranu.
bubrenje – makromolekularni sustav (tvari koje imaju disocirane hidroksilne,
karboksilne i druge skupine na koje se može vezati voda) prima vodu uz
povećanje mase i volumena – fizički proces, nije vezan uz pojavu života.
ograničeno – škrob i celuloza
neograničeno – proteini – raspadaju se u raspršene (koloidne) čestice
Provođenje vode kroz biljku
Biljke upijaju vodu preko korijenovih dlačica jer su im to jedini dijelovi koji nisu prekriveni
kutikulom ni plutom – korijenove dlačice ulaze između čestica tla u kapilarnu vodu tla – voda
109
ulazi u njih osmozom i dolazi do središnjeg dijela (endoderma) korijena (provodni cilindar), a
iz njega u provodne žile ksilema. Ksilem je tkivo koje provodi vodu i mineralne tvari od
korijena prema listovima. U golosjemenjača je građen od traheida, a u kritosjemenjača od
traheida i traheja. Aktivnim potiskivanjem vode iz endoderma u provodne žile stvara se
korijenov tlak, koji je dovoljan za podizanje vode do 1 m visine; za daljnje podizanje vode
služi transpiracijski usis (sila za vučenje vode) koji nastaje jer tlo sadrži mnogo više vode
(70%) nego atmosfera (0.2%) i zbog kapilarnosti.
Građa i smještaj puči
Puči su otvori na zelenim dijelovima biljke (najviše ih ima na donjoj
epidermi lista) koji, otvaranjem i zatvaranjem, reguliraju izmjenu pliniva –
kisika, ugljikova(IV) oksida, vodene pare. Građene su od otvora puči, dviju
stanica zapornica, i dviju do četiri stanica susjedica.
stanice zapornice
otvor puči
bočna stijenka
gornja i donja stijenka
stanice susjedice
kloroplasti
Građa puči
Mehanizam otvaranja puči
Na otvaranje i zatvaranje puči utječu čimbenici koji mijenjaju turgor u stanicama
zapornicama. Turgor je tlak citoplazme na staničnu stijenku, a ovisi o sadržaju
vode u stanici (više vode – veći turgor, manje vode – manji turgor)
Stanice zapornice imaju gornju i donju zadebljalu stijenku (nisu savitljive) te
bočne savitljive stijenke (one omogućuju otvaranje i zatvaranje puči) → tijekom
110
dana u zapornicama se odvija fotosinteza → raste koncentracija šećera i iona pa
stoga raste osmotski tlak → dolazi do osmoze vode u stanice zapornice →
primanjem vode raste turgorski tlak → veći turgor rasteže bočne stijenke stanica
zapornica → otvaranje puči
Plazmoliza i deplazmoliza
Plazmoliza – biljna stanica u hipertoničnoj otopini – voda izlazi iz stanice – povećava se
koncentracija citoplazme, smanjuje se volumen vakuole, što prate tonoplast (granica
citoplazme i vakuole), citoplazma i plazmalema (granica citoplazme i stanične stijenke)
gel-stanje.
Deplazmoliza – povratak plazmolizirane biljne stanice u normalno stanje (sol-stanje) – u
hipotoničnoj otopini.
Plazmoliza
Deplazmoliza
Razlika transpiracije i gutacije
transpiracija – izlučivanje vodene pare sa svih biljnih površina, a najviše s listova (kroz
puči)
gutacija – izlučivanje kapljica vode kroz vodenice ili hidatode (skupine malih paremhimskih
stanica bez klorofila koje se nalaze ispod puči vodenica na rubovima listova) ili žljezdaste
dlake – održava strujanje vode u biljci kad je transpiracija otežana ili onemogućena (u
uvjetima visoke vlažnosti zraka, noću).
111
g. Značenje procesa vezanih uz izmjenu tvari i energije u biljci te utjecaj
ekoloških čimbenika na te procese
Anatomska građa lista
Dijelovi lista su plojka, peteljka i podina ili lisna baza. Raspored žila na listu je nervatura lista
(mrežasta, paralelna, viličasta).
Vanjsku površinu lista pokriva sloj gusto poredanih pločastih stanica - EPIDERMA → izlučuje
hidrofobne ili lipofilne spojeve (voskove, kutin, suberin) – tvore KUTIKULU. Unutrašnjost lista
zove se MEZOFIL ili PARENHIM → kroz njega prolaze provodne žile ksilema i floema (ksilem
dovodi vodu i otopljene anorganske soli do listova, a floem organske produkte fotosinteze –
asimilate). Ispod gornje epiderme je fotosintetski ili asimilacijski parenhim (tu se nalaze
stanice s mnoštvom kloroplasta u kojima se odvija fotosinteza). Uz donju epidermu smješten
je transpiracijski ili spužvasti parenhim (mnoštvo šupljina u kojima se prikupljaju vodena para
i kisik → difuzijom kroz puči prelaze u atmosferu, a ulazi CO2 potreban za fotosintezu.
112
kutikula
gornja epiderma
fotosintetski parenhim
voda i
mineralne tvari
transpiracijski parenhim
asimilati
donja epiderma
O2
CO2
H2O
stanica susjedica
puč
stanica zapornica
Anatomska građa lista
Biološka oksidacija
Reakcije aerobnog staničnog disanja provode se u 2 faze i 3 rekacijska koraka
I.
anaerobna faza
1. glikoliza
II.
aerobna faza
2. Krebsov ciklus ili ciklus limunske kiseline
113
3. oksidativna fosforilacija
Glikoliza je razgradnja glukoze u dvije molekule pirogrožđane kiseline (piruvat).
Piruvat ulazi u mitohondrije prolazi kroz proces dekarboksilacije (odcjepljuje se
molekula CO2)→ nastaje acetil koenzim A (aktivirana octena kiselina) – sadržava vezu
bogatu energijom. Acetat iz acetil–CoA se u ciklusu limunske kiseline povezuje s
oksaloctenom kiselinom (C4H4O5) u limunsku kiselinu (C6H8O7). Zatim usljedi
oksidacija ugljikovih atoma s pomoću koenzima NAD+ i FAD, a ti se enzimi reduciraju
pa nastaju NADH i FADH2 – ti reducirani koenzimi su visokoenergetski. Sad slijedi
dekarboksilacija limunske kiseline (izdvajaju se dvije molekule CO2) pa opet nastaje
oksaloctena kiselina (C4H4O5) koja se opet može vezati s acetatom iz acetil-CoA.
Slijedi oksidativna fosforilacija → prijenos elektrona preko koenzima prenosilaca
elektrona do kisika kao konačnog primatelja elektorna. Reducirani koenzimi (NADH,
FADH2) oksidiraju se (NAD+, FAD), regeneriraju te vraćaju u Krebsov ciklus. Atomi
kisika primaju elektrone od koenzima prenosilaca elektrone te se reduciraju. Znamo da
su atome vodika otpustili koenzimi, pa ti atomi vodika s reduciranim atomima kisika
daju vodu (H2O). Pri difuziji vodikovih iona (H+) u matriks mitohondrija oslobađa se
kemijska energija pohranjena u molekulama ATP-a. Oksidativnom fosforilacijom
nastaju najveće količine ATP-a.
Ili jednostavnije:
1. glikoliza – anaerobno, u citosolu, razgradnja glukoze do pirogroždane kiseline uz
oslobađanje energije (4 ATP)
2. stanično disanje – aerobno, u mitohondriju, pirogroždana kiselina prelazi u
aktiviranu octenu kiselinu (acetil-CoA = acetil-koenzim A)
3. Krebsov ciklus (ciklus limunske kiseline) – aerobno, u mitohondriju, acetil-CoA
potpuno se oksidira do CO2 , energija se pohranjuje u malo ATP (2 ATP)
4. dišni lanac (transport elektrona do kisika) – nastaje velika količina ATP-a (32 ATP)
i voda
ukupno oksidacijom jedne molekule glukoze nastaje 36 molekula ATP-a
Povezanost staničnog disanja i fotosinteze
114
Stanično disanje i fotosinteza su energetski i po sumarnoj jednadžbi suprotni procesi.
Fotosinteza omogućuje stanično disanje jer osigurava energiju za nj.
Fotosintezom nastaje glukoza (važna u anaerobnoj fazi – glikoliza) i kisik (važan u aerobnoj
fazi)
Biogeni elementi potrebni za razvitak biljke: ugljik, vodik, dušik, kisik, fosfor...
Fina struktura kloroplasta i povezanost s fotosintezom
Kloroplasti imaju dvostruku membranu ili ovojnicu. Vanjska je glatka, a unutarnja
naborana radi povećanja funkcionalne površine. Nabori unutarnje membrane su
tilakoidi → na pojedinim mjestima se slažu u nakupine (zrnca). Unutrašnjost
kloroplasta ispunjena je stromom. Na površini tilakoida se nalazi klorofil odgovoran za
fotosintezu.
granum
vanjska membrana
lumen
unutarnja membrana
stroma
Građa kloroplasta
tilakoid
115
Kloroplasti: lijevo svjetlosno-mikroskopska slika; desno elektronskomikroskopska slika
Fotosinteza (reakcije na svijetlu i reakcije u tami)
1. reakcije na svjetlu (primarne reakcije) – odvijaju se u grana tilakoidima –
sunčeva energija se pretvara u kemijsku: apsorpcija fotona
u pobuđeno stanje
klorofil prelazi
kloroplasti hvataju visokoenergizirane elektrone iz
klorofila i privremeno pohranjuju u primarni akceptor elektrona ( NADP+) pri tomu se molekula klorofila oksidira, a molekula NADP+ se reducira u
NADPH
u tom se procesu cijepa voda i oslobađa se O2
procesom
fosforilacije nastaje ATP
2. reakcije u tami (sekundarne reakcije, Calvinov ciklus) – odvijaju se u stromi
–reducira se CO2 i sintetiziraju se ugljikohidrati: uz utrošak NADPH i ATP-a
reducira se CO2 i nastaju ugljikohidrati (glicerolaldehid-3-fosfat – G3P –
ishodišni spoj u sintezi glukoze i drugih šećera)
Prijenos asimilata
Asimilati su organski produkti fotosinteze. Floem provodi biljne sokove bogate
produktima produktima fotosintezeu dijelove gdje se troše ili pohranjuju. Floem čine
116
sitaste cijevi → građene od sitastih stanica – one su dugačke te imaju mnoštvo pora
kroz koje se asimilati mogu transportirati u do svih tkiva biljke.
Heterotrofna ishrana biljnih organizama
saprofiti (metanske bakterije)
paraziti
•
polunametnici (imela) – sadrže klorofil, od domadara crpe vodu i mineralne
tvari
•
potpuni nametnici (volovod, vilina kosa) – ne sadrže klorofil, svu hranu crpe
od domadara
simbioza (mahunarke i bakterije)
mikoriza – simbioza korijenja višeg drveća s gljivama – orhideje
biljke mesožderke – autotrofne (rosika, vrčonoša, venerina muholovka) – žive na
staništima siromašnima dušikom i mineralnim tvarima pa ih dobivaju heterotrofno od
kukaca kojima se hrane.
Vrenja i uvjeti u kojima se odvijaju
Vrenja se odvijaju u citoplazmi u uvjetima bez prisutnosti kisika
Uglavnom su to (osim octenog) anaerobni procesi koje neki organizmi provode nakon
glikolize u uvjetima bez prisutnosti (dovoljno) kisika, njima se dobiva znatno manje
energije (ukupno 6 ATP skupa s glikolizom) po molu glukoze nego staničnim disanjem
(biološkom oksidacijom) – alkoholno (kvaščeve gljivice, nastaje etalnol i CO2),
mliječno-kiselinsko (nastaje mliječna kiselina, pri kiseljenju mlijeka i nekih biljaka kao
što je kupus, u mišićima ljudi pri prevelikom naporu), octeno (jedino aerobno vrenje,
bakterije roda Acetobacter, iz etanola nastaje octena kiselina)
Značaj minerala za život biljaka i posljedica njihova nedostatka
117
Biljke trebaju anorganske tvari (minerale) za asimilaciju, a te tvari primaju iz okoliša u obliku
molekula ili iona.
Nedostatak pojedinih mineralnih tvari uzrokuje specifične simptome, npr. ugibanje dijela
lista, žućenje listova (kleroza), kovrčanje lista, kržljav list.
Magnezij je sastojak klorofila, aktivator enzima. Posljedice nedostatka Mg su: kloroza donjih
listova, purpurne mrlje.
Željezo je sastojak citokroma, potrebno je za sintezu klorofila, aktivator enzima. Posljedica
nedostatka Fe je kloroza mladih listova.
ORGANIZMI
IZVOR
ORGAN ZA
MINERALNE
MINERALNIH
PRIMANJE
TVARI
TVARI
Kopnene biljke
tlo
korijen
većina mineralnih
soli
Vodene biljke
atmosfera
listovi
CO2
atmosfera
zračno korijenje
vodena para
vodeni biotop
cijela površina
tvari otopljene u
vodi
tlo
korijen
minerali u tlu
nitrofiksatori
atmosfera
prokariotska stanica
N2
poluparaziti
ksilem domaćina
sisulje (haustorije)
voda i minerali
atmosfera
listovi
CO2
Tipovi biljaka prema pH vrijednosti tla
•
ACIDOFILNE - kisela tla (pH 4,5-5,5) – kesten, kiselica, borovnica
•
BAZOFILNE - bazična tla (pH 6.5-7.5) – pšenica, blitva, kupus, luk, cvjetača,
kupus, velecvjetni kukurijek, podbjel, klokoč
•
HALOFITI - slana tla – mrižica, petrovac, tamaris
Usporedba fotosinteze i kemosinteze
118
KEMOSINTEZA
ZAJEDNIČKO
način ishrane organizma
autotrofni
metabolički proces
anabolizam
namjena organskih
izgradnja stanice, dobivanje energije, hranjive tvari za
spojeva
ostale organizme
izvor energije za sintezu
oksidacija anorganskih
ATP - a
spojeva
potreba za svjetlošću
ne
da
organizmi koji provode
kemosintetske bakterije
fotosintetske bakterije,
važnost za živi svijet
svjetlost
autotrofni protisti, biljke
procese
RAZLIČITO
FOTOSINTEZA
stvaranje mineralnih soli u
izvor kisika i hranjivih
obliku potrebnom zelenim
tvari za ostale organizme
biljkama
jednadžbe
2NH3 + 2O2 → 2NO2- +
6CO2 + 12H2O →
karakterističnih reakcija
2H+ + 2H2O + E
C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
2NO2- + O2 → 2NO3- + E
Utjecaj vanjskih čimbenika na intenzitet fotosinteze (voda, svjetlost, temperatura, CO2)
SVJETLOST
Postupno povećanje intenziteta svjetlosti → povećanje stope fotosinteze (do svjetlosnog
zasićenja – kada daljnje povećanje svjetlosti nema učinka).
TEMPERATURA
Ovisi o temperaturi samo ako enzimske reakcije određuju brzinu procesa. Biljke mogu
fotosintetizirati u rasponu od blizu 0°C pa sve do oko 50°C
Stopa fotosinteze može se povećati povećanjem temperature do optimalne vrjednosti.
VODA
U uvjetima manjka vode puči se zatvaraju pa CO2 ne može ući u list.
119
Količina vode potrebna za fotosintezu je neznatna.
KONCENTRACIJA UGLJIKOVOG DIOKSIDA
Povećanjem koncentracije CO2 može se povećati stopa fotosinteze (normalna koncentracija
CO2 u zraku nešto je manja od optimalne za fotosintezu).
Usporedba staničnog disanja i vrenja po količini dobivene energije
Vrenjem nastaju samo dvije molekule ATP-a, a biološkom oksidacijom se sintetizira 38
molekula ATP-a
Dakle, staničnim disanjem oslobađa se mnogo više kemijske energije
h. Osnovne etape i procesi na kojima se temelji razvitak biljaka te utjecaj
vanjskih i unutarnjih čimbenika na te procese
Mogućnost rasta biljaka tijekom cijelog života – vršnim i bočnim meristemima
Tvorno (embrionsko) tkivo biljke naziva se meristem. Ono zadržava sposobnost dijeljenja
tokom cijelog života biljke. Nalazi se na samom vrhu glavne osi stabljike i na krajevima
bočnih ogranaka (vršni i bočni pupovi) te na vrhu korijena (korijenov vršak).
Dva su tipa mersitema: VRŠNI ili APIKALNI → omogućuju produžen rast (primarni rast).
BOČNI ili LATERALNI → omogućuju rast u širinu drvenaste stabljike (sekundarni rast).
Proces rasta i diferencijacije biljke (klijanje sjemenki, stvaranje cvijeta i ploda)
KLIJANJE
Kad se uklone svi inhibitori (tvari koje sprečavaju klijanje) i stvori potrebna količina hormona
(auksini, giberlini, citokinin) odgovornih za diobu stanica, njihov produženi rast, sintezu
enzima, primanjem vode započinju hidrolitički procesi razgradnje škroba (dobiju se građevne
jedinice i energija za rast). Pod utjecajem hormona giberlina stvaraju se enzimi proteaze →
razgrađuju rezervne bjelančevine.
120
Enzim amilaza → razgrađuje škrob iz endosperma. Osmotsko primanje vode uzrokuje
izduživanje stanica klicina korijenka → time završava proces klijanja
STVARANJE CVIJETA
Biljka stvara cvjetove kada dosegne određenu „zrelost“ → prelazi iz vegetativne u
generativnu fazu.
Vršni meristemi umjesto običnih zelenih listova stvaraju čašku, vjenčić, prašnike i plodne
listove.
STVARANJE PLODA
Plod nastaje nakon oplodnje, a sastoji se od sjemenke i usplođa (usplođe se najčešće razvija
iz plodnice tučka).
DIFERENCIJACIJA
Kad klica počinje rasti dolazi do razlikovanja (difenercijacije) među stanicama. Najprije se
izdiferencira korijen i izdanak, a kao rezultat aktivnosti vršnog meristema, diferenciraju se
stabljika i listovi. Naposljetku dolazi do diferencijacije stanica tih tkiva.
Biljni hormoni kao regulatori rasta biljke
AUKSINI → djeluju na produženi rast – potiču rast izdanka, a koče rast bočnih ogranaka i
korijena (apikalna dominacija).
GIBERLINI → poticanja rasta i razvoja izdanaka (stabljike i listova), stvaranje cvjetova u
biljaka s rozetom.
CITOKININI → potiču citokinezu (diobu stanica) → nastaju u tkivima koja rastu (najviše vršak
korijena, klici i plodovima)
APSCIZINSKA KISELINA (ABA) → izlučuje se u završnom dijelu razvoja i „stresnim“ uvjetima,
npr. nedostatak vode. Ona usporava metabolizam i rast, a potiče dormanciju( r mirovanje
sjemenki i pupova tijekom nepovoljnog klimatskog razdoblja do razdoblja povoljnog za
klijanje) sjemenki i pupova
ETILEN → C2H4 (jedini plinoviti hormon
djeluje i na druge biljke u blizini) - stvara ga većina
tkiva i organa u starenju – stari listovi, cvjetovi, plodovi. Ubrzava sazrijevanje plodova.
121
Djelovanje ekoloških čimbenika (temperature, intenziteta i trajanja svjetlosti)
na rast i razvitak biljaka
Niske temperature potiču: dormanciju, stratifikaciju, vernalizaciju
dormancija – stanje mirovanja, smanjene fiziološke aktivnosti, privremeno prekinut
ili jako usporen rast i razvoj zbog nepovoljnih uvjeta u okolišu – u biljaka npr.
planinske trave prekidaju rast kad temperatura padne ispod određene vrijednosti,
drveće stvara mirujuće zimske pupove obavijene zaštitnim ljuskama kad dani postanu
kraći od određene vrijednosti, sjemenke nekih vrsta mogu proklijati i nakon puno
vremena kad uvjeti postanu povoljni – poboljšanjem uvjeta (proljeće) dormancija se
prekida.
stratifikacija – prekid dormancije sjemenki. Postiže se privremenim izlaganjem
sjemenki pozitivnim niskom temperaturama ili djelovanjem hormona giberlina
→izlaganje niskim pozitivnim temperaturama u nekoliko tjedana potaknut će lučenje
giberlina i stvaranje većeg broja cvjetova – vernalizacija (cvjetanje se stimulira
izlaganjem hladnoći)
Utjecaj svjetlosti
U biljkama se zbivaju promjene, ritmično, s izmjenama dana i noći – cirkadijani
ritmovi →fotosinteza, gibanje puči, sklapanje listova, zatvaranje cvjetova, položaj
cvjetnih glavica na osi izdanka i dr.
Povećanjem intenziteta svjetlosti – povećat će se fotosinteza
Prevelikim osvjetljenjem – fotosinteza se prekida (listovi se sklapaju, kloroplasti se
pomiču)
Uzgojem biljaka u prostoru bez svjetlosti – biljke su nježne, blijede, izdužene, bez
potpuno diferenciranih tkiva (biljka teži dosegnuti svjetlo).
122
KONTROLA CVJETANJA
Biljke dugog dana → proljetnice i pšenica, za cvatnju je potrebno više dana
osvjetljenosti, a kratko razdoblje mraka
Biljke kratkog dana → cvatu u kasno ljeto i jesen (dani kraći, a razdoblje mraka duže)
Dnevno neutralne biljke → cvatu tijekom cijele vegetacijske sezone (tratinčice i
maslačci).
Načini uzgoja biljaka vegetativnim putem
KLONIRANJE – nespolno razmnožavanje; pomoću vegetativnih dijelova biljke → nastaju
genetički istovjetne biljke.
REZNICE – razmnožavanje otkidanjem ili rezanjem dijelova stabljike (afrička ljubičica i
carska begonija mogu se razmnožavati reznicama listova.
CIJEPLJENJE (KALEMLJENJE) – grančica ili pup jedne biljke (plemka) cijepi se na drugu
srodnu biljku (podloga) → omogućuje kombinacije najboljih kvaliteta različitih vrsta ili sorti
u jednoj biljci.
KULTURA BILJNIH TKIVA –kloniranje in vitro – iz malih komadića tkiva (eksplanti)
izrezanih iz roditeljske biljke moguće jeregenerirati čitavu biljku uzgojem na krutim ili
tekućim hranjivim podlogama koje sadrže mineralne soli, organske dodatke i biljne hormone.
Pogodno za biljke koje se teško razvijaju iz sjemenke (orhideje), biljke se uzgajaju bez
nametnika (sterilni uvjeti). Većnakon nekoliko dana u kontroliranim uvjetima se razvijuju
skupine nediferenciranih stanica – kalus.
Različito djelovanje biljnih hormona na rast i razvoj biljaka
Vidi Biljni hormoni kao regulatori rasta biljke. Biljni hormoni mogu se podijeliti na hormone
rasta (hormoni poticatelji, pozitivni hormoni) koji potiču rast i razvoj biljke (npr. auksin) te
123
inhibirajuće hormone (negativni hormoni) koji uzrokuju procese kao što je otpadanje listova i
dozrijevanje plodova (npr. etilen).
Kako nastaju izrasline, šiške
Šiške (cecidije) – izrasline (morfoze) koje nastaju pod utjecajem tvari koje izlučuju
virusi, bakterije, gljive i kukci (najpoznatiji: osa ružine šiške) → dolazi do stvaranje
neobičnih oblika tkiva i organa (to su zapravo biljni tumori, koji biljkama u pravilu ne
štete osim što troše hranjive tvari)
Primjer dormancije u biljaka i njezin prekid (stratifikacija)
Sjemenke nekih biljaka dozriju u jesen i dospiju tlo. Zimi miruju a klijaju tek u proljeće. U
razdoblju mirovanja, ako temperature u tlu dosegnu niže pozitivne vrijednosti (+2°C do
9°C), one bubre i njihov se hormonski sustav mijenja. Količina negativnog hormona
(abscizinske kiseline) u to se vrijeme postupno smanjuje, a pozitivnoga se (giberelina)
povećava. Nakon nekog vremena (nekoliko dana ili tjedana), ako su uvjeti temperature i vlage
povoljni, sjemenka počinje klijati – stratifikacija.
Vernalizacija na primjeru dvogodišnjih biljaka
Dvogodišnje biljke (npr. kupus, kelj) → u prvoj godini razvitka stvaraju rozetu listova
(štiti pup), a tijekom iduće godine se vernaliziraju te cvatu u drugoj godini. Kad bi ih
držali u toploj prostoriji one ne bi cvale jer im je za cvjetanje potrebna hladnoća.
i. Gibanja biljaka
Značaj gibanja za biljke: bolje iskorištavanje uvjeta staništa, razmnožavanje, zaštita
Podražaji koji potiču gibanja biljaka:
o svjetlost
foto-
124
o toplina
termo-
o dodir
tigmo-
o voda
hidro-
o sila teža
geo-
o potresanje
seizmo-
o kemijske tvari
kemo-
Tipovi gibanja
lokomotorna – pomiče se cijeli (jednostanični) organizam – bakterije,
modrozelene alge, spermiji / organeli u stanicama viših biljaka – pomoću
trepetljika, bičeva, ameboidno, klizanjem
o taksije – okolišni čimbenik određuje smjer gibanja. Ovisno o smjeru
gibanja mogu biti pozitivne i negativne; kemotaksija, fototaksija,
hidrotaksija, tigmotaksija, geotaksija, termotaksija; npr. plivanje
spermatozoida. (kemotaksija).
o gibanja u stanicama - strujanje plazme, npr. kretanje kloroplasta prema
svjetlu.
organomotorna – gibanja organa čvrsto priraslih organizama
o tropizmi – smjer određen izvorom podražaja. Organi se mogu gibati
prema izvoru podražaja – pozitivni tropizmi ili od izvora podražaj –
negativni tropizmi. Ovisno o vrsti podražaja postoje: geotropizmi,
fototropizmi, kemotropizmi, tigmotropizmi.
o nastije – smjer im je određen građom organa, a ne podražajem – npr.
otvaranje cvjetova tulipana pri povišenim temperaturama (termonastija),
otvaranje cvjetova danju, a noću zatvaranje (niktinastija=fotonastija i
termonastija), sklapanje liski mimoze (seizmonastija).
turgorska gibanja – uzrokovana promjenama turgora (tlaka u biljnim
stanicama) – npr. pucanje ploda štrcalice.
125
5 ZOOLOGIJA
a. Zajedničke osobine životinja, osobitosti glavnih skupina
Zajedničke osobine životinja
• mnogostanične
• heterotrofan način ishrane
Uloga životinja u biosferi
potrošači (biljojedi, mesojedi, svejedi)
Životinjska tkiva – građa i uloge
• pokrovno (epitelno) – od gusto zbijenih mnogokutnih (prizmatičnih,
cilindričnih, kubičnih ili pločastih) stanica s malo međustanične tvari –
pokriva površinu tijela te omeđuje tjelesne šupljine: zaštitna uloga,
apsorpcija (unutrašnjost crijeva), izlučevine (žlijezdane stanice)
• vezivno – stanice razdvojene izvanstaničnom tvari koju izlučuju: masno
tkivo, krv, limfa, hrskavica, kost – podupire i podmazuje druga tkiva
• mišićno – mišićna vlakna (nastaju stapanjem nezrelih embrionalnih
stanica, u njima se nalaze proteinska vlakna aktin, miozin) koja se mogu
stezati na podražaj: poprečnoprugasto, srčano, glatko – voljni i nevoljni
pokreti
• živčano - živčane stanice (neuroni) i glija-stanice – izgrađuje mozak i
leđnu moždinu te periferne živce i ganglije: primanje, provođenje i
obrada podražaja iz okoliša
Povezati razlike u tjelesnoj organizaciji životinja s podjelom u 5 skupina: spužve,
beskolutićavci, mnogokolutićavci, malokolutićavci i svitkovci
Spužve su od mnogostaničnih životinja najednostavnije. Svaka stanica može obavljati
više zadaća → spužve su organizacijski na razini stanice, tj. stanice nisu diferencirane.
126
Beskolutićavci – imaju jednostavno beskolutićavo tijelo. U prednjem dijelu tijela su se
stopile živčane i osjetne stanice. U nekih se razvila glava. Nemaju organa za
pokretanje.
Mnogokolutićavci – Tijelo se sastoji od niza kolutića. Kolutičav raspored prate i
unutrašnji organi.
Malokolutićavci - preci kolutićavci koji su prešli na sjedilački (sesilni) način života,
kolutićavost je teško uočiti.
Svitkovci – Osnovno je obilježje svitak ili horda → pruža se ispod živčane vrpce i
iznad crijeva, elastičan, daje potporu duž cijelog tijela.
b. Razvrstati općepoznate životinjske vrste u pripadajuće glavne skupine
Spužve – najjednostavnija (po građi) skupina mnogostaničnih životinja
Svaka stanica može obavljati više zadaća (organizacijski na razini stanice), ali su te stanice
ipak međuovisne (slično kao kod kolonijskih bičaša, ali nešto više); nemaju usta ni probavilo
nego brojne otvore kroz koje struji voda s hranom.
Glavne skupine beskolutićavaca
1. PLOŠNJACI – virnjaci, metilji, trakavice
2. ŽARNJACI – koralji, režnjaci, obrubnjaci
3. OBLENJACI - oblići
4. MEKUŠCI – puževi, školjkaši, glavonošci
Zajedničke osobine beskolutićavaca
• jednostavno tijelo bez kolutića
• uglavnom bilateralno simetrične životinje (žarnjaci – radijalna simetrija)
127
• pokretne životinje koje nemaju pravih organa za pokretanje ili polusjedilačke i
sjedilačke životinje
• često nametnički oblici
• neki imaju glavu (cefalizacija)
Predstavnici žarnjaka
hidra, moruzgva, vlasulja, koralji, ušati klobuk
Skupine i predstavnici mekušaca
• puževi: vinogradnjak, balavci
• školjkaši: bezupka, dagnja
• glavonošci: sipa, lignja, hobotnica
Razlika kolutićavci – člankonošci
Osnovno obilježje člankonožaca jest da imaju vanjski skelet ili egzoskelet → noge raščlanjene
u članke (člankonošci). Kod člankonožaca su se kolutići spojili u glavu prsa i zadak, to kod
kolutićavaca nije slučaj
Skupine člankonožaca
rakovi, pauci, škorpioni, krpelji, kukci i stonoge
- predstavnici rakova: jastog, hlap, prug, škamp, rakovica
- kukci – najraznolikija skupina životinja (najveći broj vrsta)
- predstavnici kukaca: skakavci, bogomoljke, leptiri, muhe, komarci, buhe, kornjaši (hrušt,
jelenak, bubamara), ose, mravi, bumbari, pčele, vodencvjetovi, vretenca
Bodljikaši – najpoznatija skupina malokolutićavaca
Bodljikaši – najpoznatija skupina malokolutićavaca, svi bodljikaši su morske životinje, ima ih
oko 6000. Većina ima peterozrakastu simetriju po kojoj su raspoređeni i unutrašnji organi.
Ispod epiderme se stvara unutrašnji skelet (od vapnenih pločica)
128
Predstavnici bodljikaša: ježinci, zvjezdače, zmijače, trpovi
Beskralježnjaci – kralježnjaci
Kralježnjaci se razlikuju od beskralježnjaka po tome što kao osnovu potpornog sustava imaju
koštanu ili hrskavičnu kralježnicu koja se sastoji od niza zglobno povezanih kralježaka
Zajedničke osobine kralježnjaka
kralježnica, lubanja (mozak), škrge ili pluća, višeslojna koža, organi za kretanje
Skupine (razredi) kralježnjaka
• kružnouste
• ribe
• vodozemci
• gmazovi
• ptice
• sisavci
Skupine i predstavnici vodozemaca
- bezrepci: gatalinka, zelena žaba, žaba krastača, žuti mukač
- repaši: vodenjaci, daždevnjak, čovječja ribica
Skupine i predstavnici gmazova
- krokodili: nilski krokodil
- kornjače: barska kornjača, glavata želva
- zmije: bjelouška, kravosas, riđovka, poskok
- gušteri: zidna gušterica, zelembać, macaklini
129
Razlika između nižih sisavaca i pravih sisavaca
Niži su sisavci primitivniji – aplacentalni – nemaju posteljicu (placentu) u kojoj se
razvijaju mladi nego nesu jaja (jednootvori, npr. čudnovati kljunaš) ili kote vrlo
nerazvijene mlade koji onda provode mjesece u tobolcu (tobolčari, npr. klokan);
imaju nečisnicu (jedan otvor za mokraću, izmet i spolne izlučevine); osobito su
rasprostranjeni u Australiji iz evolucijskih razloga.
Pravi sisavci ili plodvaši – mladi se razvijaju u maternici obavijeni posteljicom ili
placentom. Novorođeni mladi su realtivno dobro razvijeni – majka troši puno energije
Osobine čovjeka iz kojih je vidljiva njegova pripadnost sisavcima, primatima
KOŽA: dvoslojna (mnogostanična površinska pousmina i donja usmina)
KOSTUR: lubanja, kralješnica s rebrima, kosti oplećja, kukovlje, kosti udova
ŽIVČANI SUSTAV: čine ga mozak, kralješnična moždina i periferni živci
OSJETILA: Organi za sluh, njuh okus i vid, osjet za dodoir u koži
PROBAVA: sjekutići (odgrizanje hrane), očnjaci (komadanje hrane), pretkutnjaci i kutnjaci
(žvakanje)
Velika je sličnost u hormonalnom, dišnom te sustavu organa za razmnožavanje.
130
6 BIOLOGIJA ČOVJEKA
a. Kemijski sastav tijela čovjeka, uloga glavnih anorganskih i organskih
spojeva
Važnost održavanja osmotske ravnoteže u organizmu:
Voda je količinski najzastupljeniji i najvažniji kemijski spoj u organizmu. Nalazi se i u
stanicama i oko njih(stanična i izvanstanična tekućina).Vrlo je važno održavanje
osmotskog tlaka tjelesnih tekućina – važno je da stanice budu u izotoničnom mediju.
HIPERTONIČNO – zbog osmoze stanica gubi vodu, smežurat će se
Osmotski šok
HIPOTONIČNO – zbog ulaska vode stanice bubre i na kraju pucaju
Kemijski sastav tijela čovjeka
MAKROELEMENTI: O (60%), C (20%), H (10%), N (4%), Ca, P, K
MIKROELEMENTI: F, Mg, S, Cl, Na, Fe, Mn, Al
ULTRAMIKROELEMENTI: Ti, Zn, Se...
b. Sastav tjelesnih tekućina, sastav i uloge krvi
Osnovni sastojci krvi:
Krvna plazma i krvna tjelešca – eritrociti (crvena krvna tjelešca
CO2), leukociti (bijela krvna tjelešca
prenošenje kisika i
obrana organizma), trombociti (krvne pločice
zgrušavanje krvi)
Anemija
Stanje u kojem crvene krvne stanice ne funkcioniraju optimalno, stanje niske razina
hemoglobina u krvi.
- simptomi: umor, pospanost, slabost, bljedoća, gubitak daha, lupanje srca, nesvjestica
- uzroci: gubitak veće količine krvi (npr. posljedica obilnih i čestih menstruacija), nasljedni
poremećaj u sintezi hemoglobina ili eritrocita, nedostatak željeza, vitamina B6, B9, B12
131
Značenje krvi u liječenju
TRANSFUZIJA - prenošenje krvi ili krvnih produkata iz krvnog sustava jedne osobe u krvni
sustav druge osobe (koristi se kada osoba izgubi puno krvi prilikom ozlijede ili kirurškog
zahvata). Može se koristiti u lječenju anemije ili trombocitopenije, anemije srpastih stanica i
hemofilije.
Hemoglobin
Crveni krvni pigment u eritrocitima koji uz sebe veže kisik (oksihemoglobin) i prenosi
ga od pluća do svih stanica te uz sebe veže ugljikov(IV) oksid (karbaaminohemoglobin)
i prenosi ga od stanica do pluća. Po sastavu je složeni protein koji sadrži željezo.
Podjela leukocita
MONONUKLEARNI GRANULOCITI
POLIMORFNUKLEARNI GRANULOCITI
limfociti, monociti
bazofilni, eozinofilni, neutrofilni
Uloga leukocita – OBRANA ORGANIZMA
LIMFOCITI
limfociti B – humoralna ili serumska
limfociti T – stanična ili celularna imunost
imunost
MONOCITI – spadaju u makrofage, pokretni su, sudjeluju u imunološkim reakcijama
BAZOFILNI LEUKOCITI – luče tvari koje pokreću upalne reakcije (npr. histamin)
NEUTROFILNI LEUKOCITI – fagocitoza
EOZINOFILNI LEUKOCITI – alergijske reakcije; fagocitiraju i odstranjuju komplekse
antigen - antitijelo
ABO i Rh sustav krvnih grupa
Membrane ljudskih eritrocita sadrže specifične bjelančevine – antigene. Najvažniji
antigeni na membranama eritrocita su A i B. Zovemo ih aglutinogenima A i
aglutinogenima B. Oni daju 4 osnovna tipa krvnih skupina : A, B, AB, O. U krvnoj
132
plazmi pripadnici pojedine krvne grupe imaju specifična protutijela (antitijela) –
aglutinine.
KRVNA GRUPA
AGLUTINOGEN ILI
AGLUTININI ILI
ANTIGEN NA MEMBRANI
PROTUTIJELA U KRVNOJ
PLAZMI
A
A
anti-B
B
B
anti-A
AB
A, B
NEMA
O
NEMA
anti–A, anti–B
Nakon transfuzije nepodudarne krvne grupe (čiji eritrociti imaju antigene za koje u
krvnoj plazmi primatelja postoje protutijela) dolazi do alergijske reakcije koja može
uzrokovati smrt. Ta reakcija sastoji se od aglutinacijske i hemolitičke transfuzijske reakcije.
AGLUTINACIJA – sljepljivanje eritrocita u nesrodnom serumu → nastaju ugrušci koji
mogu začepiti krvne žile
HEMOLIZA – raspadanje eritrocita
RH–sustav – eritrociti na svojim membranama imaju još jednu skupinu bjelančevina,
tzv. Rh–aglutinogene
Rh–pozitivna osoba – ima taj antigen
Rh–negativna osoba – nema taj antigen na membranama eritrocita
Kod Rh-sustava nema prirođenih antitijela. Do sinteze stečenih protutijela (Rh –
aglutinina)dolazi imunizacijom Rh- osobe eritrocitima Rh+ osobe.
Kod pogrešne transfuzije krvi
u tijeku trudnoće
Rh+ osobe u Rh- osobu
Rh- majka nosi Rh+ dijete
Hemolitička bolest novorođenčadi
Ukoliko Rh- majka nosi Rh+ dijete, pri dospijeću fetalne krvi u krvotok majke stvaraju se
antitijela, koja dospiju u krvotok fetusa te izazivaju hemolizu njegovih eritrocita (najčešće
133
tijekom poroda, svaka sljedeća trudnoća je sve rizičnija, danas se sprečava davanjem injekcije
protutijela na Rh-protutijela majci nakon poroda)
Uloga trombocita
zgrušavanje krvi (sprečavaju iskrvarenje pri oštećenju krvnih žila)
Izmjena tvari između kapilara i tkiva
1) Iz krvi u stanice ulazi O2 i hranjive tvari (C6H12O8) – difuzija
2) Iz stanica u krv ulazi CO2 i produkti metabolizma – difuzija
Razlika između seruma i plazme
Ako se iz krvi odstrani fibrinogen (najvažniji protein za zgrušavanje krvi),
dobije se defibrinizirana plazma koju zovemo krvnim serumom. Dakle, serum
je krvna plazma bez fibrinogena.
Sedimentacija
taloženje krvnih stanica nakon centrifugiranja izvađene krvi ili sponatanim taloženjem
krvi. Krvne stanice sendimentiraju u usko baždarenoj kapilari od 2-10 mm na
sat. To je brzina sendimantacije krvi (SE.) Brzina sedimentacije koja odstupa od
normalne pokazatelj je nekih stanja (trudnoća 35mm/h, novorođenče 1-2mm/h) i
bolesti (upale, anemije, alergije... tada je u pravilu smanjena).
Sastav i uloga limfe
Limfni sustav zaseban je sustav limfnih žila kroz koje protječe limfa.
Sastav: slična međustaničnoj tekućini (nastaje tako da dio međustanične tekućine
prijeđe u limfne žile).
Uloga:
1) iz tkivnih prostora zajedno s međustaničnom tekućinom odstranjuje bjelančevine i
velike čestice koje ne mogu izravno ući u kapilare →regulira koncentracije
bjelančevina u međustaničnim prostorima te volumen i tlak međustanične tekućine.
2) apsorbira i prenosi masti iz probavnog sustava
Glavna krvotvorna tkiva i organi
134
koštana moždina, prsna žlijezda (timus), slezena, limfni čvorovi
c. Smještaj u tijelu, građa, uloga i način rada srca i krvožilnoga sustava
Osnovna građa i uloga arterija i vena
ARTERIJE– imaju deblje elastične stijenke jer imaju jače razvijen mišićni sloj. One
izvode krv iz srca.
VENE – imaju tanje stijenke jer im je mišićni sloj slabo razvijen. Zbog toga su vrlo
rastezljive i služe kao spremnik krvi. One dovode krv u srce.
Tlak u krvnim žilama
Najveći je u velikim arterijama koje su bliže srcu, opada u malim arterijama, arteriolama i
kapilarama, najmanji je u venama, osobito šupljim venama (vene koje vode u desnu
pretklijetku).
Smještaj srca u čovjeka
U prsnoj šupljini između dva plućna krila, unutar opne (osrčja ili perikarda). Njegova baza
okrenuta je prema gore i desno, a njegov vrh dolje lijevo. Najveći je dio srca u sredini prsnog
koša.
SRCE
GRAĐA
ULOGA
po dužini je podijeljeno na
potiskivanje krvi kroz krvne
lijevo (arterijsko) i desno
žile kako bi se svakoj stanici
(vensko), a svaki taj dio
dopremile dovoljne količine
poprečno je podijeljen na
kisika i hranjivih tvari, a
pretklijetku (atrij) i
otpremio CO2 i
klijetku (ventrikul),
štetne/suvišne tvari
135
između lijeve i desne
strane nema neposredne
povezanosti pa se
arterijska i venska krv ne
miješaju, na prijelazu iz
pretklijetke u klijetku
nalaze se srčani zalisci koji
osiguravaju jednosmjeran
protok krvi. Ulaz iz desne
pretkljetke u desnu
klijetku razdvajaju
trodijelni, a iz lijeve
pretklijetke u lijevu
klijetku dvodjelni zalisci.
Zalisci pluće arterije i
aorte su semilunarni
(polumjesečasti) zalisci.
136
aorta
donja šuplja vena
plućne arterije
plućne vene
plućne vene
lijeva pretklijetka
desna pretklijetka
dvolisni zalistak
polumjesečasti zalisci
donja šuplja vena
donja šuplja vena
lijeva klijetka
trolisni zalistak
mišićna klijetka
desna klijetka
septum
Građa srca
Uloga malog i velikog optoka krvi
MALI OPTOK KRVI – plućni – deoksigenirana (bogata CO2) krv iz desne klijetke srca
potiskuje se u plućnu arteriju koja ju vodi u pluća gdje se oksigenira (obogaćuje
kisikom) te se vraća kroz plućne vene u lijevu pretklijetku.
VELIKI OPTOKA KRVI – sistemski – oksigenirana krv potiskuje se iz lijeve klijetke u
aortu (najveću arteriju), zatim arterijama i arteriolama te arterijskim kapilarama dolazi
do stanica (difuzijom se kroz mrežu kapilara izmjene plinovi), deoksigenira se te
venskim kapilarama, venulama, venama i šupljim venama dolazi u desnu pretklijetku.
137
Utjecaj živčanog sustava na krvožilni sustav
Završeci živaca autonomnog živčanog sustava dopiru do S-A čvora ( primarno središte
automacije srce) → mogu promjeniti frekvenciju i jačinu kontrakcije srca.
1) Stimulacija srca simpatikusom zasniva se na neurohormonu noradrenalinu (NA)→srce
radi brže i snažnije
2) Parasimpatički živac (vagus) luči neurohormon acetilkolin →srce radi sporije i slabije
3) Arterije su povezane ograncima autonomnog živčanog sustava koji podražuju stijenke
arterije i time imaju važnu ulogu u regulaciji protoka krvi kroz pojedine djelove tijela i
u regulacijikrvnog tlaka. Simpatičkom stimulacijom nastaje stezanje (vazokonstrikcija), a
parasimpatičkom širenje (vazodilatacija) arterija.
138
Ovisnost promjena u intenzitetu tjelesne aktivnosti s promjenama u radu srca i pluća
1) Tijekom fizičke aktivnosti potreba stanica za kisikom raste. Homeostatski mehanizmi
ubrzaju rad srca te brzinu i dubinu disanja. Srce se prilagođuje bržim i snažnijim radom
simpatičkom stimulacijom. Tako se tok krvi iz srca u tijelo može povećati s 5 na više od 10
litara u minuti
2.) Suprotno tome (npr. dok spavamo) tijelu je potrebno manje kisika i hranidbenih tvari. Srce
stimulira vagus, koji na živčanim završecima luči acetilkolin → promet krvi kroz srce smanji
se s 5 na samo 3 litre u minuti.
d. Smještaj u tijelu, građa, uloga i način rada dišnog sustava
Dijelovi dišnog sustava i njihov položaj u tijelu čovjeka
GORNJI DIŠNI PUTOVI: nos, ždrijelo, grkljan
DONJI DIŠNI PUTOVI: dušnik, dušnice, dva plućna krila s poplućnicom (opnom)
Građa dišnih organa i njihove uloge
NOS – prokrvljena i topla sluznica → grijanje zraka, dlačice i sluz u nosu → pročišćavanje
zraka
ŽDRIJELO – otvor jednjaka i početak dušnika = grkljan
GRKLJAN – smješten je između ždrijela i dušnika, oblikuju ga četiri hrskavice. Iznad grkljana
pod korijenom jezika nalazi se grkljanski poklopac (epiglotis). Grkljan iznutra oblaže sluznica
i oblikuje dva tanka nabora = glasnice – vibriranjem glasnica nastaju glasovi.
DUŠNIK - cijev koja se nastavlja na grkljan.
obložen prstenastom hrskavicom → dušnik stalno drži otvorenim (zrak nesmetano ulazi i
izlazi iz njega)
139
obložen trepetljikavim epitelom; trepetljike trepere odozdo prema gore (→ ždrijelu; v = 1
cm/min), uz pomoć sluzi odnose čestice prašine i mikrobe iz dušnika u ždrijelo iz kojeg se
gutanjem prebacujuu želudac ili se iskašlju (ispljuvak)
DUŠNICE (bronhi) – također obložene prstenastom hrskavicom; granaju se u sve tanje
cjevčice → bronhiole koje se proširuju u alveole ili plućne mjehuriće.
PLUĆA – nalaze se u plućnoj šupljini, zaštićena su rebrima; ispod se nalazi ošit (dijafragma) –
dijeli plućnu i trbušnu šupljinu i sudjeluje u disanju
- boja pluća: kod djece – ružičasta; odrasli – siva, pušači - smeđa
- građa pluća: 2 PLUĆNA KRILA → DESNO – 3 REŽNJA; LIJEVO – 2 REŽNJA; m = 1,2 kg
- svako plućno krilo obavijeno je POPLUĆNICOM (= PLEURA); sastoji se od 2 lista:
unutarnji –prileže uz pluća;
vanjski – prileže uz rebra = POREBRICA
- između vanjskog i unutarnjeg lista – tekućina → sljubi obje opne i oba plućna krila prate
pomicanje prsnog koša i ošita pri udisaju i izdisaju
- u korijenu pluća (hilusu) → veliki limfni čvor
140
nazofarinks
nos
orofarinks
jezik
laringofarinks
ždrijelo
jednjak
lijevo plućno krilo
dušnik
lijevo plućno krilo
bronhi
bronhi
bronhioli
dijafragma
Građa dišnog sustava
Mehanika i regulacija disanja
U pokretima disanja sudjeluju mišići prsnog koša i dijafragma
- primanje (udisaj ili inspirij) i istiskivanje (izdisaj ili ekspirij) zraka u/iz pluća →
ritmički živčaniimpulsi koji dolaze iz dišnih središta u mozgu.
- živčani impulsi podražuju ošit (dijafragmu) i međurebrene (interkostalne) mišiće.
141
Pluća prate promjenu volumena prsnoga koša → stežu se i rastežu – poplućnicom su
pričvršćene zastijenku prsnoga koša.
inspiracijski mišići → sudjeluju pri udisaju.
ekspiracijski mišići → sudjeluju pri izdisaju.
UDISAJ – međurebreni mišići se stežu (kontrahiraju), rebra se podižu, pluća se šire
zajedno s povećanjem volumena prsnog koša kontrakcija i spuštanje dijafragme.
IZDISAJ – smanjuje se volumen prsnoga koša, pluća se stežu i zrak se istiskuje iz pluća.
Mehanizam izmjene plinova u plućima te između krvi i stanica
U plućima se između alveola i kapilara obavlja izmjena plinova → načelo
izmjene je difuzija (plinovi se najprije otapaju u tankom sloju tekućine koja
oblaže kapilare te potom prolaze kroz epitel plućnih mjehurića i stijenke
kapilara)
1. Budući da je parcijalni tlak kisika viši u alveolarnom zraku nego u krvi, postoji
koncentracijski gradijent zbog kojeg kisik difundira u krv. Ugljikov(IV) oksid
pak iz krvi izlazi u alveolu. Difuzija plinova odvija se neprekidno→cirkulacija
krvi i izmjena zraka disanjem u plućima onemogućuje izjednačavanje
parcijalnih tlakova O2 i CO2
2. Jednako je načelo izmjene plinova između krvnih kapilara i stanica u
organizmu (krvlju se kisik prenosi od pluća do stanica a ugljikov(IV) oksid
obratno)
Povezanost plućnog i staničnog disanja
Plućnim disanjem tijelo se opskrbljuje kisikom koji je potreban stanicama u
procesu biološke oksidacije.
Ovisnost promjena u intenzitetu tjelesne aktivnosti s promjenama u radu dišnoga
sustava
Pri većem intenzitetu tjelesne aktivnosti (npr. trčanje, sport, fizički rad), povećava se
intenzitet rada dišnog sustava (disanje se ubrzava) kako bi (mišićne) stanice bile opskrbljene
dovoljnom količinom kisika za povećani intenzitet staničnog disanja koji je potreban zbog
142
pojačane potrebe za energijom. Obrnuto, pri smanjenoj tjelesnoj aktivnosti (npr. spavanje)
disanje se normalno usporava (smanjuje se intenzitet aktivnosti dišnog sustava) jer stanicama
nije potrebna tolika opskrbljenost kisikom.
e. Smještaj u tijelu, građa, uloga i način rada imunološkog sustava
Antigen, antitijelo i imunološka reakcija
antigen (imunogen)
• svaka tvar koja uzrokuje nastanak imunološke reakcije
• u organizam najčešće ulaze kroz dišni i probavni sustav, oštećenu sluznicu ili kožu
• što je molekula antigena veće molekulske mase, to je u pravilu jači antigen, pokreće
jaču imunološku reakciju
• najčešće su bjelančevine, lipoproteini, glikoproteini, oligopeptidi i polisaharidi
antitijela
•
•
•
•
•
•
bjelančevine kojeimaju važnu ulogu u obrani organizma od antigena
sastoji se od 4 bjelančevinasta lanca međusobno povezana bisulfidnim vezama
dva lanca imaju manju molekulsku masu (laki lanci), a dva veću molekulsku masu
(teški lanci)
svako protutijelo sastoji se od konstantnog i varijabilnog dijela
plazma stanice proizvode različite vrste protutijela – imunoglobuline
mjesto vezanja
mjesto vezanja
antigena
antigena
bisulfidna
veza
laki lanac
laki lanac
teški lanac
teški lanac
Građa antitijela
143
imunološka reakcija – reakcija koju pokreće imunološki sustav protiv stranih antigena (faze:
prepoznavanje, reakcija i uništenje antigena)
ORGANI I TKIVA IMUNOLOŠKOG SUSTAVA
SREDIŠNJI – proizvodnja
PERIFERNI – razvijaju se pod
stanica važnih za obranu tijela
kontrolom primarnih
te kasnije održavanje
(središnjih) organa.
imunološkog sustava.
To su: timus i koštana
moždina.
To su: slezena limfni čvorovi,
limfni čvorovi na crijevu
(Peyerove ploče), limfatičko
tkivo smješteno uz probavilo,
dišni i mokraćno-spolni sustav.
Specifična i nespecifična imunost (imunitet)
1) NESPECIFIČNA (PRIROĐENA) – temelji se na fagocitozi, enzimatskoj razgradnji
mikroorganizama ili na izravnom razaranju mikroorganizama postojećim antitijelima.
2) SPECIFIČNA (STEČENA) – mnogi virulentni oblici bakterija i drugih
mikroorganizama se ne mogu fagocitirati jer teško prijanjaju uz fagocite ili stvaraju
antifagocitne tvari – u tom slučaju organizam treba stvoriti (steći) imunost: stvaranjem
humoralnih (specifičnih) antitijela( B – limfociti) ili pomoću T-limfocita ( = stanična
imunost)
Putovi ulaska antigena u organizam, mjesto prepoznavanja i načini
sprječavanja ulaska antigena
PUTEVI ULASKA : dišni sustav, probavni sustav, spolni sustav, oštećena koža ili
sluznica
144
MJESTO PREPOZNAVANJA: limfoidni organi, od kojih najznačajniju ulogu
imaju stanice u limfnim čvorovima.
NAČINI SPRJEČAVANJA ULASKA ANTIGENA: redovito pranje ruku, pojačana
higijena tokom epidemija, izbjegavati prostore s mnogo ljudi u vrijeme epidemije,
odgovorno spolno ponašanje, izbjegavati višestruku uporabu igala i štrcaljki među
ljudima, izbjegavati boravak u području bujne vegetacije u vrijeme visoke koncetracije
peludi u zragu (kod alergija), kratko provjetravati prostorije u kojima boravimo,
smanjiti količinu kućne prašine (grinje)...
Aktivno i pasivno stečena imunost
AKTIVNO STEČENA SPECIFIČNA IMUNOST – organizam dolazi u dodir s antigenom koji
pokreće imunološku reakciju.
1) PRIRODNI PUT – imunizacija nastala kod ljudi koji su preboljeli neku zaraznu bolest ili su
bili u dodiru s antigenom ali nisu oboljeli
2) UMJETNI PUT – imunizacija nastala cijepljenjem – u organizam je unesen oslabljeni
(nepatogeni) uzročnik koji će pokrenuti imunološku reakciju, ali ne će izazvati bolest
PASIVNO STEČENA SPECIFIČNA IMUNOST – organizam dobiva gotova antitijela protiv
određenih antigena
1) PRIRODNI PUT – embrio i fetus dobivaju antitijela kroz posteljicu (Ig-G), novorođenče
sisanjem majčina mlijeka – KOLOSTRUMA (Ig-A, Ig-M)
2) UMJETNI PUT – cijepljenjem se u organizam unose gotova antitijela dobivena
imunizacijom drugog čovjeka ili životinje, npr. protiv ugriza otrovnica i sl.
Djelovanje imunološkog sustava na tumore
U normalnom stanju imunološki sustav razlikuje zdrave stanice od stanica koje su
zaražene virusima kao i tumorske stanice. Zbog promjena u takvim stanicama one
stvaraju bjelančevine koje imunološki sustav prepoznaje kao antigene i pokreće prema
njima imunološku reakciju. Iako takve promjenjene stanice imunološki sustav
uništava, katkada se to ne događa i tada nastaju tumori.
145
f. Smještaj u tijelu, građa, uloga i način rada probavnog sustava
Probavni organi i njihov položaj u tijelu
Probavni organi su: usta, ždrijelo, jednjak, želudac, tanko crijevo, debelo crijevo i analni otvor
Probavnom sustavu priključene su žlijezde slinovnice, jetra i gušterača
SMJEŠTAJ:
USTA – početni dio probavnog sustava.
ŽDRIJELO – križište probavnog i dišnog sustava. Sprijeda se u ždrijelo otvara usna
šupljina, a odozgo nosna, a prema dolje jednjak i grkljan.
JEDNJAK – cjevasti mišićni organ, obložen sluznicom.Smješten je ispred
kralježnice. Donji dio jednjaka zaokreće u lijevo, prolazi kroz ošit i ulazi u želudac.
ŽELUDAC - vrećasto mišićno spremište hrane u kojem se hrana istodobno i
probavlja. Smješten je visoko u trbuhu na lijevoj na lijevoj strain trbušne šupljine.
TANKO CRIJEVO – ima 3 dijela (dvanaesnik ili duodeum, jejunum i ileum)
DEBELO CRIJEVO – nastavlja se na tanko crijevo. Dijeli se na početni dio – SLIJEPO
CRIJEVO na kojem se nalazi crvuljak. Na slijepo crijevo nastavlja se KOLON, a
završava završnim crijevom REKTUMOM ili ČMAROM.
Građa probavnih organa i njihova uloga
146
USTA – sastoje se od gornje nepokretne vilice (maxilla) i donje pokretne vilice
(mandibula). Ulaz čine gornja i donja usna. Iza usana → ZUBI (prednji sjekutići i
očnjaci – kidaju i odgrizaju komade hrane, stražnji – pretkutnjaci i kutanjci – drobe ih i
melju u manje komade). JEZIK – pokreće hranu i potiskuje je na dno usne šupnjine.
Ima brojne okusne receptore → jezik određuje kakvoću hrane, a ima i obrambenu
ulogu → otkriva niz sastojaka potencijalno štetnih za organizam.
ŽLIJEZDE SLINOVNICE – 3 para → podjezične, podvilične i podušne → luče slinu koja
se miješa s hranom, oblikuje zalogaj, omekšava hranu i olakšava gutanje. Luče enzima
ptijalin (amilaza) → hidrolizira škrob u maltozu i glukozu. Stezanjem mišića ždrijela
hrana se potiskuje u jednjak (meko nepce zatvara prolaz prema nosnoj šupljini, a
epiglotis zatvara prolaz prema grkljanu i dušniku). Aktivne kontrakcije jednjaka hranu
potiskuju prema ŽELUDCU – mišićni, vrećasti organ u obliku slova J, razlikujemo ulazni
dio, tijelo i izlazni dio želudca → na ulazu i izlazu malaze se prstenasti mišići – sfinkteri
→ reguliraju ulaz i izlaz sadržaja iz crijeva. Žlijezdane stanice u želudcu luče: pepsin
(prvo u inaktivnom obliku – pepsinogen) → proteolitički enzim (probava proteina);
gastrin → potiče obložene gastrične stanice na lučenje HCl, te potiče gastrične
žlijezde na lučenje pepsinogena; sluz (mukozu) → luče je sporedne (mukozne)
stanice; želučanu lipaza → enzim za razgradnju masti. Pilorusni dio želudca luči
unutrašnji faktor → omogućuje apsorpciju vitamin B12 u tankom crijevu.
TANKO CRIJEVO: Brunnerove žlijezde → početni dio dvanesnika, luče sluz koja štiti
cijevnu stijenku od probavnog djelovanja želučanog soka. Liberkühnove kripte → po
cijeloj površini tankog crijeva osim u dvanaesniku. Luče crijevni sok.
Uloga jetre i gušterače u probavi hrane
JETRA – razgradnja i dogradnja mnogih biomolekula, stvaranje žučnih soli koje
pohranjuje u žučnom mjehuru i izlučuje u dvanaesnik – za raspršivanje masti.
GUŠTERAČA – lučenje probavnih sokova u dvanaesnik, hidorgenkarbonatni
ioni za neutralizaciju himusa (želučane kiseline) u dvanaesniku, enzimi
tripsin, kimotripsin, karboksipolipeptidaza, pankreazna lipaza, amilaza,
nukleaza
147
Građa zubi
Zub se sastoji od tri dijela: vanjskog (kruna), srednjeg (vrat), unutarnjeg (korijen).
Slojevi zuba od vanjske prema unutrašnjoj stranic su: caklina, zubnina (dentin) i
cement, a unutar ta tri tvrda sloja nalazi se mekani dio crvene boje, tj. srčika (tu ulaze
ogranci živaca, arteriole i venule, odontoblasti i ogranak V. moždanog živca).
PODJELA ZUBI - u četiri skupine: sjekutići (incizivi) – 8 zuba, očnjaci (kanini) – 4
zuba, pretkutnjaci (premolari) – 8 zuba, kutnjaci (molari) – 12 zuba.
Zubalo može biti: MLIJEČNO (djeca – 20 zuba) i TRAJNO (odrasli – 32 zuba)
zubna caklina
kruna
pulpa
dentin
ligamenti
vrat
krvne žile i
cement
korijen
Građa zuba
Djelovanje ptijalina
Ptijalin (α–amilaza) – hidrolitički enzim koji u ustima razgrađuje škrob na maltozu i
glukozu. Djeluje brzo, već se u ustima razloži oko 70% škroba.
Uloga žuči
Žuč rasprši (emulgira) mast u sitne kapljice koje tada enzim lipaza može razgraditi.
Žuč se stvara u jetri.
148
Uloga tankog i debelog crijeva
TANKO CRIJEVO – potpuna razgradnja hranjivih tvari, sluz za zaštitu crijeva, sokovi
gušterače i jetre ulijevaju se u dvanaesnik, apsorpcija hranjivih tvari (monosaharida,
aminokiselina, glicerola, viših masnih kiselina)
DEBELO CRIJEVO – reapsorpcija vode, iona i vitamin, razgradnja celuloze (1%) uz
pomoć bakterija, sinteza vitamin K i B12
PREGLED ULOGA ORGANA PROBAVNOG SUSTAVA
Dio probavnog sustava
Uloga
Usta
Usitnjavanje hrane i formiranje zalogaja
Žlijezde slinovnice
Lučenje sline i enzima za razgranju
ugljikohidrata
Ždrijelo
Gutanje
Jednjak
Prijenos zalogaja
Želudac
Lučenje inaktivnog pepsinogena, aktiviranje
pepsinogena u pepsin koji razgrađuje
bjelančevine, lučenje želučane kiseline za
aktiviranje enzima i zaštitu od
mikroorganizama, lučenje zaštitne sluzi
Jetra
Razgradnja i dogradnja mnogih biomolekula,
skladištenje željeza i vitamina, razgradnja
starih krvnih stanica, razgradnja toksina,
stvaranje žučnih soli koje pohranjuje u
žučnom mjehuru i izlučuje u dvanaesnik za
raspršivanje masti
149
Gušterača
Regulacija koncentracije glukoze u krvi,
lučenje sokova u dvanaesnik,
hidrogenkarbonatni ioni za neutralizaciju
himusa u dvanaesniku, enzimi: tripsin,
kimotripsin, karboksipolipeptidaza,
pankreasna amilaza, lipaza, nukleaza
Tanko crijevo
Potpuna razgradnja hranjivih tvari, sluz za
zaštitu crijeva, sokovi jetre i gušterače
ulijevaju se u dvanaesnik (enzimi, ioni, žučne
soli), apsorpcija hranjivih tvari (monosaharida,
aminokiselina, glicerola, viših masnih kiselina)
Debelo crijevo
Reapsorpcija vode, iona i vitamin, razgradnja
oko 1% celuloze uz pomoć bakterija, sinteza
vitamin K i B12
Crvuljak
Sadržava limfatičko tkivo
Zadnje crijevo
Formiranje fecesa
Analni otvor
Regulira pražnjenje crijeva, sfinkter
Peristaltika crijeva: kretnje crijeva kojima se ostaci hrane u njemu miješaju s probavnim
enzimima i žuči te pokreću prema rektumu; pod kontrolom je autonomnog živčanog sustava,
omogućuju ju uzdužni i kružni (prstenasti) mišići u stijenki crijeva
150
g. Smještaj u tijelu, građa, uloga i način rada metaboličkog sustava
Mehanizam termoregulacije
Čovjek se ubraja u homeotermne organizma → može održavati svoju
temperaturu stalnom (bez obzira na vanjske ili unutrašnje čimbenike)
Središta za regulaciju tjelesne temperature - HIPOTALAMUS
AKO JE TIJELO PREGRIJANO:
Šire se krvne kapilare
(vazodilatacija), povećava se dotok
krvi u kožu pa se topline otpušta u
okoliš, stezanjem žlijezda lojnica
središte za
središte za
produkciju topline
redukciju topline
Primaju obavijesti o tjelesnoj
toplini živčanim putem:
1. Iz termoreceptora za toplo u
koži
2. Krvlju koja teče pregrijana ili
oslobađa se znoj → isparavanjem
pothlađena kroz hipotalamus
hladi kožu, hormonalnim putem
regulira se smanjenje razgradnje
hranjivih tvari te se time smanji
proizvodnja topline
AKO JE TIJELO POTHLAĐENO:
Prestaje znojenje, krvne kapilare se
stežu (vazokonstrikcija), smanjuje
se protok krvi
a) u koži, hormonima
b)
(tiroksin,
adrenalin)
c)
151
Sastojci hrane koji su izvor energije u organizmu: masti, ugljikohidrati
Sastojci hrane koji izgrađuju organizam: bjelančevine, minerali
Regulacija šećera u krvi
Važnu ulogu ima gušerača, tj. Langerhansovi otočići → luče hormone
inzulin i glukagon.
INUZLIN – pojačava process ulaska glukoze u stanice desetak puta,
omogućuje oksidativnu razgradnju ili pohranu glukoze u obliku glikogena,
ima anaboličko djelovanje (izgradnja proteina i masti). Rezultat djelovanja
→ smanjenje koncentracije glukoze u krvi.
GLUKAGON – potiče razgradnju glikogena (polisaharid u jetri i mišićima) u
jetri i uzrokuje povećanje glukoze u krvi.
normglikemija
hiperglikemija
hipoglikemija
GUK
5.55 mmol/L
> 5.55 mmol/L
< 5.55 mmol/L
Aktivnost gušterače
-
lučenje inzulina
lučenje glukagona
(GUK = koncentracija glukoze u krvi)
Bazalni i radni metabolizam
- bazalni metabolizam (BM) – količina energije koju tijelo troši dok potpuno miruje
(spavanje). Na BM ne možemo djelovati svojom aktivnošću, na njega mogu znatno utjecati
hormoni štitnjače. Veći je u djece i mladih ljudi. U muškaraca je viši za oko 10%
- radni metabolizam (RM) – količina energije za sve aktivnosti organizma osim za održavanje
osnovnih životnih funkcija (BM) → na njega izravno utječu aktivnosti kojima se bavimo.
Vitamini
VITAMINI – biološki regulatori kemijskih reakcija u organizmu (sinteza enzima, zaštita od
zaraza…). Nužni za život (u relativno malim količinama). Dobili su ime kao "životno važni
amini", ali nisu svi po kemijskoj vrsti amini. Tijelo ih ne proizvodi ili ih ne proizvodi
dovoljno pa ih dobiva hranom ili od bakterija koje žive u debelom crijevu.
vitamini topivi u mastima: A, D, E, K
152
vitamini topivi u vodi: B, C
TABLICA: Uloga i posljedica nedostatka vitamina u tijelu
VITAMIN
ULOGA
HIPOVITAMINOZA/AVITAMINOZA*
A (retinol)
važan je za vid
noćna ili kokošja sljepoća
B1 (tiamin)
važni za živčane
beri – beri, poremećaj funkcije živčanih
stanice,
stanica
B2 (riboflavin)
hemoglobin,
dermatitis
B3 (niacin)
sudjeluju u
pelagra
B5 (pantetonska
metabolizmu
umor, slabost, drhtanje ruku i nogu
kiselina)
ugljikohidrata,
B6 (piridoksin)
masti i proteina,
nadražaj živčanih stanica, oštećenje
važni za rast
B9 (folna kiselina)
stanice
sluznice, slabokrvnost
slabokrvnost, problem s probavnim
sustavom
B12
slabokrvnost
(cijanokobalamin)
C (askorbinska
skorbut
kiselina)
D (kalciferol)
rahitis
E (tokoferol)
sterilnost
* Hipovitaminoza – manjak nekog vitamin
* Avitaminoza – potpuni nedostatak nekog vitamin
Uloga minerala u organizmu
Ca – izgrađuje kosti, zube; sudjeluje u prijenosu živčanih signala, kontrakciji
mišića (osobito srca), grušanju krvi, regulaciji aktivnosti brojnih enzima i
hormona, transport kroz staničnu membranu
P – sastojak kosi i zuba, nukleinskih kiselina, ATP-a, mnogih koenzima, održava
pH ravnotežu (fosfatni puferi)
Fe – sastojak hemoglobina
Na – regulacija krvnog tlaka, osmotskog tlaka tjelesnih tekućina, mehanizam
provođenja živčanih impulse, rad srca, mehanizam mišićnih kontrakcija
153
K – važan za održavanje membranskog potencijala stanica u mirovanju
I – važan za sintezu hormona štitnjače
h. Smještaj u tijelu, građa, uloga i način rada sustava za regulaciju
sastava tjelesnih tekućina
Građa kože i njezine uloge
Na površini kože → POUSMINA (EPIDERMA), ispod nje USMINA (DERMA), odvaja ih BAZALNA
MEMBRANA
Ispod epiderme i derme → potkožni sloj stanica
EPIDERMA – tanji, površinski sloj kože, u izravnom kontaktu s okolišem, neprestano se troši i
ima sposobnost regeneracije.
DERMA – deblji, unutarnji sloj kože, važni sastojci → KOLAGEN (daje čvrstoću) i ELASTIN
(daje elastičnost). U dermi – krvne kapilare, osjetna tjelešca, žlijezde znojnice i lojnice,
korijen dlake, snopovi glatkih mišića.
ULOGE KOŽE:
zaštitna uloga – štiti od vanjski utjecaja, mehaničkih djelovanja, gubitka vode, prodora
mikroorganizama u tijelo, sunčeva zračenja.
regulacijska uloga – regulacija tjelesne temperature
metabolička uloga – sinteza vitamin D, skladište masti
osjetni organ – u njoj se nalaze osjetna tjelešca za dodir, topline, hladnoću i bol
154
Građa kože (sa živčanim završecima)
Uloga melanina u zaštiti od UV zračenja
Melanin – pigment koji koži daje boju, sintetizira se u melanocitima te upakiran u
melanosome putuje do epidermalnih stanica čije jezgre (DNA) štiti od štetnog UV
zračenja. Količina melanina u koži ovisi o :
• genima
• hormonskim faktorima
• količini Sunčeve svjetlosti kojoj je koža izložena
Pretjerano izlaganje kože UV zračenju može dovesti do pojave tumora – MELANOMA
Osnovna građa i uloga nefrona u filtraciji krvne plazme i stvaranju mokraće
NEFRON – osnovna građevna jedinica bubrega. Sastoji se od Bowmanove čahure,
silaznog i uzlaznog kraka i sužene petlje koja krakove povezuje, uzlazni krak ulijeva se
u zajedničke sabirne kanaliće koji se ulijevaju u bubrežnu čašicu - u čahure nefrona
dovodne arteriole dovode krv iz koje se kroz kapilarno klupko (glomerul) filtrira
plazma, tijekom prolaska filtrata kroz silazni te uzlasni krak stanice stijenke nefrona
upijaju većinu potrebnih tvari iz filtrate netrag u krvotok, a ostatak čini mokraću koja
odlazi u mokraćovod – uloga nefrona je pročišćavanje krvi – filtracija krvne plazme i
stvaranje mokraće.
155
filtracija
odvodna
arteriola
reapsorpcija
dovodna
arteriola
glomerul
glomerularna
kapsula
Građa nefrona
arterija i vena
glomerul
dovodna arteriola
odvodna arteriola
Bowmannova čahura
kapilare
ravne krvne žile
Henlova petlja
sabirni kanal
kanal bubrežne zdjelice
Henlova petlja; Bowmanova čahura
156
Povezanost nastanka amonijaka i ureje s metabolizmom bjelančevina
Aminokiselina prije ulaska u metaboličke puteve moraju proći process
DEAMINACIJA → iz njih se izdvaja aminoskupina i nastaje amonijak. Amonijak
je otrovan te se spaja s ugljičnim (IV) oksidom (iz Krebsova ciklusa*) i pretvara
u manje toksičnu ureu (karbamid ili mokraćevina) → izlučivanje MOKRAĆOM
Deaminacija
*ciklus limunske kiseline: acetilkoenzim A oksidira do CO2 i H2O
Djelovanje hormona u regulaciji rada nefrona i regulaciji sastava tjelesnih tekućina
Reapsorpciju reguliraju dva hormona: aldosteron i antidiuretski hormon (ADH)
ALDOSTERON – hormon kore nadbubrežne žlijezde → održava stalnu razinu iona
natrija, klora i kalija. Oslobođen iz žlijezde filtrira se u nefron → to pojačava upijanje
natrija u kapilare uz nefron. Poticaj za lučenje aldosterona: niska koncetracija natrija u
izvanstaničnoj tekućini
ADTIDIURETSKI HORMON (ADH) – potiče reapsorpciju vode iz bubrežnih
kanalića u krv. Luči ga stražnji režanj hipofize (neurohipofiza). Ako u organizmu
nedostaje vode → krvna plazma postaje hipertonična → središta za žeđ u mozgu
prenose tu informaciju u neurohipofizu → luči se ADH, krvlju dolazi do nefrona,
povećava propusnost bubrežnih kanalića za vodu pa se povećava reapsorpcija vode.
POSLJEDICA – izlučujemo manje mokraće i ona je koncentriranija.
157
Ako krvna plazma postaje hipotonična → smanji se lučenje ADH, smanji se
reapsorpcija vode u nefronima. POSLJEDICA – povećan volume mokraće
Hemodijaliza i nužnost transplantacije kod potpunog zatajivanja bubrega
Ukoliko zataje oba bubrega, dolazi do poremećaja homeostaze → u krvi će se
nakupljati urea i toksični spojevi (dolazi do stanja koje se naziva uremija) → za
nekoliko dana nastupit će smrt zbog poremećaja osmotske ravnoteže i koncentracije
iona.
U liječenju prestanka rada bubrega postoje dvije mogućnosti: hemodijaliza
(privremeno rješenje) i transplantacija
HEMODIJALIZA – postupak kojim se pročišćava krv bolesnika sa zatajenjem
bubrega – krv se iz krvne žile na podlaktici odvodi u hemodijalizator (umjetni bubreg)
u kojem štetne tvari kroz polupropusnu membranu prelaze iz krvi u otopinu za
dijalizu.
Trajno lječenje za bolesnike s potpunim zatajenjem oba bubrega jest
TRANSPLANTACIJA (presađivanje) jednog bubrega.
vena
otopina za dijalizu
arterija
izvod
Hemodijalizator
158
eritrociti
proteini
štetne tvari
krv
otopina za dijalizu
selektivno propusna
membrana
Hemodijaliza
i. Smještaj u tijelu građa, uloga i način rada sustava organa za kretanje
Kostur čovjeka: oblik, veličina i položaj kostiju
OBLIK I VELIČINA KOSTIJU:
1. Cjevaste ili duge – većina kostiju udova i kosti trupa
2. Plosnate ili široke kosti – lopatica, zdjelične kosti
3. Kubične ili kratke kosti – kralješci, kosti sake i stopala
POLOŽAJ KOSTIJU:
Prema položaju kosti se dijele na tri velike skupine
1. Kosti glave (lubanja i lice)
2. Kosti trupa (kralježnica, prsni koš i zdjelica)
3. Kosti udova – ekstremiteta (ruke i noge)
159
lubanja
donja čeljust
lopatica
nadlaktična kost
rebra
kralješci
palčana kost
zdjelična kost
lakatna kost
kosti pešća
kosti zapešća
članci prstiju
bedrena kost
iver
lisna kost
goljenična kost
kosti donožja
kosti nožja
Kostur čovjeka
Promjene u kosturu koje nastupaju tijekom života
1. Gustoća koštane mase, osteoporoza i rahitis
2. Prijelomi kostiju
3. Uganuća i iščašenja
160
OSTEOPOROZA – dolazi do gubitka koštane mase. To je bolest starijih ljudi, češća u žena.
Gubi se koštana masa → smanjuje se gustoća kostiju → kosti postaju krhke i lako lomljive.
LIJEČENJE: kalcij, vitamin D, a u žena i spolni hormoni. PREVENCIJA: pravilna prehrana i
fizička aktivnost.
RAHITIS: u djetinjstvu, zbog nedostatka vitamin D u prehrani i/ili premalog izlaganja
sunčevima zrakama – kosti postaju mekane i deformiraju se (X i O oblik nogu)
Rahitične kosti
Koštano tkivo kod osteoporoze
PRIJELOMI KOSTIJU: prevelika opterećenja kostiju → napuknuća ili prijelomi kostiju (mogu
biti otvoreni i zatvoreni)
ZATVORENI PRIJELOM: potrebno je imobilizirati kosti kako bi mogle zarasti. Oporavak
je brži u mlađih osoba. Pri prijelomima bez pomaka dovoljna je imobilizacija gipsom.
OTVORENI PRIJELOM: slomljena kost probila je kroz mišiće i kožu, potreban je
operativni zahvat kako bi se sanirala ozljeda
161
UGANUĆA i IŠČAŠENJA: uganuće – lakši oblik ozljede → došlo je do istegnuća ligamenata,
mišića i čašice zgloba (potrebma je imobilizacija i mirovanje). Ako dođe do potpunog
iskakanja kostiju iz zglobne čašice, govorimo o iščašenju (potrebno je pravilno namjestiti kost
i imobilizirati zlob i mirovati)
Osobine i vrste mišićnog tkiva
OSOBINE MIŠIĆNOG TKIVA: podražljivost, provodljivost, kontraktilnost, elastičnost i
mehanički rad
VRSTE MIŠIĆNOG TKIVA: glatko, srčano i poprječnoprugasto mišićno tkivo
- poprečnoprugasto – pokreću se čovjekovom voljom – sustav organa za kretanje
- glatko – pod kontrolom autonomnog živčanog sustava – probavni, dišni, mokraćnospolni, krvožilni sustav
- srčano – poprečnoprugasto uzdužno povezano – pod kontrolom autonomnog
živčanog sustava
Uloga pojedinih dijelova sustava organa za kretanje
ULOGA KOSTURA: unutarnji potporanj koji sudjeluje u kretanju s pomoću
mišića, zadržava stalan raspored organa, zaštićuje pojedine osjetljive organe,
pohranjuje veće količine minerala (kalcij i fosfor), neki dijelovi kostura sudjeluju
u hematopoezi (koštana moždina)
Značenje živčano–mišićne veze za rad mišića
Radom skeletnih mišića upravljamo svojom voljom. Impulsi se prenose od
središnjeg živčanog sustava, preko mišićnih vlakana do mišića. Mjesto gdje
završeci živaca dolaze do mišića je neuromuskularna ili mišićno–živčana veza.
Važnu ulogu u prijenosu podražaja preko motorne ploče ima neurotransmitter
acetilkolin i ioni kalcija.
162
DENDRITI
jezgra stanice
akson
tijelo neurona
akcijski potencijal
MOTORIČKI
vezikule s acetilkolinom
neuromuskularna
veza
završetak aksona
akceptori
Neuromuskularna veza
Brojnost mitohondrija i oslobađanje energije u mišićnim stanicama
Mišićje koje je aktivnije, tj. stalno obavlja neki rad (npr. "utrenirani" mišići
sportaša), ima više mitohondrija jer su oni glavni izvor energije (ATP-a) za
kontrakciju.
Građa mišićne stanice i temeljni principi mišićne kontrakcije
Mišićne stanice su duge i tanke i često se zovu mišićnim vlaknima. To vlakno je
u biti multinuklearna stanica jer ima veliki broj jezgara. Mišići se sastoje od
mišićnih vlakana. Mišićno vlakno sadržava od nekoliko stotina do nekoliko
163
tisuća snopova vlakanaca ili miofibrila. Miofibrili imaju dvije vrste bjelančevina,
aktin i miozin (miofibrila ima oko 150 debljih miozinskih i dvostruko manje
tanjih aktinskih niti)
Funkcionalni dio miofibrile = SARKOMERA – proteže se od jedne do druge Z–
membrane (vidi sliku). Aktinske i miozinske niti rasoređene su unutar
sarkomere u naizmjenične redove → mogu uklizivati jedne među druge → to
skrati sarkomere, a time i ukupnu duljinu mišića → KONTRAKCIJA
sarkomera
aktin
miozin
Z - membrana
RELAKSACIJA
KONTRAKCIJA
Z - membrana
Građa sarkomere
Građa kosti
Kost je s vanjske strane obavijena pokosnicom ispod koje se nalazi kompaktno
koštano tkivo → u njemu su stanice poredane gusto u obliku koncentričnih krugova
(lamela) oko tzv. Haversovih kanalića kroz koje prolaze krvne žile. Ispod tog sloja →
spužvasto koštano tkivo (lamele poredane u svim smjerovima) – važan je zbog
elastičnosti i manje mase kostiju
164
hrskavica
Haversovi kanalići
osteociti
kompaktno
spužvasto
koštano
koštano tkivo
tkivo
kompaktno
koštano
spužvasto
tkivo
koštano
pokosnica
tkivo
Struktura kosti
Građa i funkcija hrskavice
HRSKAVICA – mekši dio kostura – omogućava savijanje kostura – građena od
hrskavičnih stanica povezanih elastičnim nitima (elastin i hijalin), sadrži znatno manje
anorganskih tvari (kalcija) negoli kost, nalazi se na zglobnim površinama, na svim
mjestima gdje se vežu kosti te izgrađuje neke dijelove (uška, vrh nosa), u
embrionalnom razvoju prvo nastaje hrskavični kostur koji zatim okoštava.
Uloga vitamina D i minerala Ca u izgradnji kosti
Primarna je uloga vitamina D održavanje homeostaze i konstntne koncentracije klacija
i fosfata u plazmi. Potiče njihovu apsorpciju iz probavnog sustava te pridonosi jačim
kostima i zdravim zubima. Osobito je bitan za djecu u rastu.
Kalcij kostima daje mehaničku čvrstoću i stabilnosti.
Uloga bjelančevina u sastavu miofibrila
Vidi Građa mišićne stanice i temeljni principi mišićne kontrakcije
165
j. Smještaj u tijelu, građa, uloga i način rada endokrinog sustava
Endokrine žlijezde i njihov smještaj u tijelu
HIPOFIZA – na bazi velikog mozga
EPIFIZA – sa stražnje strane između velikog i malog mozga – nejasna uloga
ŠTITNA ŽLIJEZDA (štitnjača, tiroidna žlijezda) – neposredno ispod grkljana s obje
strane dušnika
DOŠTITNE ŽLIJEZDE (paratiroidne žlijezde) – uz štitnu žlijezdu (4 do 6)
PRSNA ŽLIJEZDA (timus) – u prsnoj šupljini iznad dušnika, blizu srca a ispod prsne
kosti i niže od štitne žlijezde
NADBUBREŽNE ŽLIJEZDE – parne, po jedna žlijezda smještena je kao kapa na
svakom bubregu
GUŠTERAČA (pancreas) – ispod želudca
SPOLNE ŽLIJEZDE (gonade)
epifiza
hipofiza
štitna žlijezda
timus
nadbubrežne žlijezde
gušterača
jajnici
testisi
Endokrine žlijezde
166
Endokrine i egzokrine žlijezde
ENDOKRINE ŽLIJEZDE – žlijezde s unutarnjim lučenjem – izlučuju
hormone izravno u krvotok
EGZOKRINE ŽLIJEZDE – žlijezde s vanjskim lučenjem – izlučuju hormone
kroz kožu ili i probavnu šupljinu (žlijezde slinovnice…)
Hijerarhijski položaj i uloga hipofize
HIPOFIZA – žlijezda s nadzornom ulogom. Dijeli se na prednji režanj
(adenohipofiza) i stražnji režanj (neurohipofiza). Između ta dva dijela nalazi
se poveznica – srednji režanj (pars intermedia)
Adenohipofiza luči stimulacijsko – tropne hormone → upravlja radom
spolnih žlijezda (gonadotropni hormoni), kore nadbubrežnih žlijezda
(adenokortikotropni hormoni), štitnjače (tireotropni hormoni) i mliječnih
žlijezda (prolaktin)
Mehanizam povratne sprege pri lučenju hormona
Važan je u održavanju homeostaze → na izlučivanje jednog hormona
izravno utječe koncentracija tog istog hormona u krvi.
AKO KONCENTRACIJA POJEDINOG HORMONA RASTE – hipotalamus
preko krvi prima tu informaciju i s pomoću svojih neurohormona utječe da
se izlučivanje tog istog hormona smanji.
AKO KONCENTRACIJA POJEDINOG HORMONA PADA (ispod normalnih
vrijednosti) – informacija o tome potiče hipotalamus da preko svojih faktora
utječe na pojačano lučenje tog hormona. Na taj način hipotalamus pridonosi
održavanju homeostaze.
167
štitna žlijezda
doštitne
žlijezde (4)
Štitnjača
Hormoni pojedinih žlijezda i njihova uloga
168
ENDOKRINA
ŽLIJEZDA
HORMONI
CILJANE STANICE
ULOGA HORMONA
stražnji režanj
hipofize (skladište
hormona
hipotalamusa)
antidiuertski hormone (ADH)
bubrezi
stimulira
reapsorpciju vode
oksitocin
maternica, mliječne
žlijezde
hormona rasta ili somatotropni
hormone (STH)
sve stanice tijela
stimulira kontrakcije
pri porođaju i
izlučivanju mlijeka
stimulira diobu
stanica i rast
tireotropni ili tireostimulacijski
hormone (TSH)
štitnjača
stimulira endokrinu
aktivnost štitnjače
adenokortikotropni hormone
(ACTH)
kora nadbubrežne
žlijezde
simulira endokrinu
aktivnost
nadbubrežne
žlijezde
gonadotropni
hormoni
jajnici
stimuliraju
sazrijevanje jajne
stanice i lučenje
spolnih hormona
stimuliraju
sazrijevanje spermija
i lučenje spolnih
hormona
prednji režanj
hipofize
u žena:
folikulstimulacijski
(FSH) i
luteinizacijski (LH)
u muškaraca:
folikulstimulacijski
(FSH) i hormone
za stimulaciju
intersticijskih
stanica
prolaktin
sjemenici
mliječne žlijezde
produkcija mlijeka
melanocitstimulacijski hormone
(MSH)
tiroksin, trijodtironin
stanice kože
tireokalcitonin
kosti, bubrezi, krv,
probavilo
doštitne žlijezde
parathormon
kora nadbubrežnih
žlijezda
kortizol
kosti, bubrezi, krv,
probavilo
sva tkiva
aldosteron
bubrezi
raspodjela kožnog
pigmenta melanina
regulira
metabolizam i utječe
na rast i razvoj
regulira
koncentraciju iona
kalcija (Ca2+)
regulira promet
kalcija i fosfata
rast koncentracije
glukoze
stimulira
reapsorpciju iona
natrija i izlučivanje
iona kalcija
srednji režanj
štitnjača
sva tkiva
169
androgeni hormoni
spolni organi, koža i
mišići
srž nadbubrežnih
žlijezda
adrenalin – hormone stresa
srčani i ostali mišići
gušterača
inzulin
jetra, mišići, masne
stanice
glukagon
sjemenici (testisi)
androgeni hormone (npr.
testosterone)
spolni organi, koža i
mišići
jajnici (ovariji)
estrogen i progesteron
organi, koža i mišići
epifiza
malatonin
brojna tkiva
stimuliraju razvoj
primarnih i
sekundarnih spolnih
obilježja
rekacija “bori se ili
bježi”, povećava
koncentraciju
glukoze u krvi
snižava
koncentraciju
glukoze u krvi
podiže razinu
glukoze u krvi
razgradnjom
glikogena
stimuliraju
spermatogenezu,
razvoj primarnih i
sekundarnih spolnih
obilježja
stimuliraju
oogenezu, ravoj
primarnih i
sekundarnih spolnih
obilježja
uključen u regulaciju
bioritma, moguće da
utječe na
sazrijevanje i spolne
organe
k. Smještaj u tijelu, građa, uloga i način rada spolnog sustava
Organi muškog i ženskog spolnog sustava
MUŠKI SPOLNI ORGANI – vanjski (mošnje – u kojima se nalaze sjemenici,
spolni ud – penis), unutarnji (sjemenici, dosjemenici, sjemena vrećica,
prostate, sjemenovodi, mokraćno – spolna cijev)
SJEMENICI (TESTISI) – u njima se odvija spermatogeneza, a luče i spolne
hormone. Sjemenici su smješteni u mošnji → položaj izvan tijela važan zbog
razlike u temperature (tjelesna temperatura u sjemenicima je za 1.5 – 2
stupnja niža nego u trbušnoj šupljini). Spuštanje sjemenika važno je za
normalno odvijanje spermatogeneze. Ako sjemenici zaostanu u trbušnoj
170
šupljini, neće se normalno razvijati i stvarati spolne stanice – ta se pojava zove
KRIPTORHIZAM
DOSJEMENIK (PASJEMENIK) – u njemu spermiji sazrijevaju i dobivaju
mogućnost pokretanja. Nakon toga sjemene stanice prelaze u SJEMENOVOD
do sjemene vrećice gdje se mogu pohraniti. Sjemenovod se spaja s
mokraćnom cijevi i čini tzv. MOKRAĆNO – SPOLNU CIJEV u koju se ulijeva i
sekret prostate – sekret prostate zajedno sa sjemenim stanicama čini spermu
– taj sekret sadržava hranjive tvari i blago je lužnat. Dio muškog spolnog
sustava je i spolni ud ili penis → građen je od mišićnog tkiva i spužvastih tijela,
dobro je opskrbljen krvnim žilama i živcima. Mokraćno – spolna cijev je
uložena u penis, a kroz nju se izlučuje mokraća te izbacuje sjemena tekućina
(ejakulacija).
Prije spolnog odnosa dolazi do erekcije spolnog uda → uzrokuju je živčani
podražaji koji dovode do promjene u prokrvljenosti spužvastih tijela u penisu.
ŽENSKI SPOLNI ORGANI – vanjski (stidnica koju čine velike i male usne,
dražica), unutarnji ( jajnici, jajovod, maternica i rodnica)
JAJNICI – parne spolne žlijezde zadužene za oogenezu i lučenje spolnih
hormona (estrogen i progesteron). U njima se od rođenja nalazi veliki broj
mjehurića (folikula) – oni sadržavaju zametne jajnce stanice – tijekom života
sazrije manji broj jajnih stanica. JAJOVODI – cjevasti (duljine 15 cm), nalaze se
uz svaki jajnik. Prema jajniku su prošireni (lijevak s trepetljikavim epitelom).
Uloga: privući i prenijeti jajnu stanicu do maternice – trepetljikavi epitel
omogućava kretanje oocite (ona inače nema tu sposobnost). MATERNICA –
mišićni organ u kojemu se razvija plod prije trudnoće. Sastoji se od dna, tijela i
vrata (ulazi u rodnicu). Sluznica maternici ciklički se svaki mjesec priprema za
prihvat zigote. RODNICA – cjevasta oblika, duga 10 cm, ujedno je i porođajni
kanal, vrlo elastična (važno za porod). U rodnici se nalazi himen (djevičnjak)
→ tanka opna koja pri prvom spolnom odnosu puca uz krvarenje. STIDNICA –
sastoji se od malih i velikih usana – između je otvor rodnice, mokraćne cijevi i
171
DRAŽICA (KLITORIS) – građena od spužvastih tijela, velik broj osjetnih tjelešaca
→ utječu na osjećaj ugode tokom spolnog odnosa (orgazam)
ejakulatorni kanal
mokraćni mjehur
sjemenovod
prostata
mokraćnica (uretra)
anus
pasjemenik
penis
glava penisa
sjemenik (testis)
prepucij
mošnja (skrotum)
mokraćovod (ureter)
mokraćni mjehur
ejakulatorni kanal
prostata
pasjemenik
sjemenovod
sjemenik
sjemenik (testis)
penis
glava penisa
uretra
Muški mokraćno–spolni sustav
172
jajovodi
ušće jajovoda
jajnik
resice
endometrij
mišić
tijelo maternice
jajne stanice
Graafov mjehurić
grlić maternice
rodnica ili vagina
Ženski mokraćno–spolni sustav
Dijelovi menstrualnog ciklusa
FOLIKULARNA FAZA – započinje mjesečnicom i traje oko 12 dana – u toj fazi u
jajniku počinje sazrijevanje nove jajne stanice u Graafovu mjehuriću.
OVULACIJSKA FAZA – dolazi do pucanja Graafova mehurića na jajniku i iu
njega se izbacuje zrela jajan stanice prema jajovodu = OVULACIJA – ova faza
traje 2-3 dana.
SEKRECIJSKA FAZA – traje 13-14 dana i završava MENSTRUACIJOM – tijekom
ove faze na mjestu Graafova mjehurića stvaar se ŽUTO TIJELO - luči estrogen i
progesteron → sluznica maternice je deblja i prokrvljenija.
AKO NE DOĐE DO OPLODNJE → žuto tijelo prelazi u BIJELO TIJELO – prestaje
lučiti spolne hormone → dolazi do ljuštenja sluznice maternice, tj. do
menstruacije (28. dan ciklusa). Propadanjem bijelog tijela na jajniku ostaje
ožiljak.
Termin ovulacije s obzirom na dužinu trajanja menstruacijskog ciklusa
U pravilu od ovulacije do nove menstruacije prođe 14 dana. Tako ovulaciju
možemo odrediti ako od ukupnog ciklusa oduzmemo 14 dana. Ako je ciklus
pravilan i traje 28 dana, ovulacija bi trebala biti 14. dan ciklusa. Ako ciklus
traje 32 dana, onda se može prepostaviti da je ovulacija 18. dana ciklusa. Isto
173
tako, nagli skogo temperature tijela upućuje na dan ovulacije (neposredno
prije ovulacije, poraste razina progesterona → poveća se bazalni metabolizam
i povisi temperature 0.2 – 0.4 °C) – Knaus – Oginova metoda.
Proces oplodnje
Sjedinjenje spermija i jajne stanice, obično u jajovodu – spermij prodire kroz
membranu jajne stanice uz pomoć enzima koji luči (akrozin), membrane
nakon toga zadeblja kako bi bio spriječen ulazak ostalih spermija, iz glave
spermija se oslobađa haploidna predjezgra (rep otpada), haploidne predjezgre
jajašca i spermija udružuju se u jezgru zigote – oplođene jajne stanice.
Značenje dojenja
Nekoliko sati nakon poroda stvara se prvo mlijeko, koje izgleda kao prozirna
žućkasta tekućina – zove se kolostrum – važan je za dijete jer sadrži hranjive
tvari i veliku količinu protutijela.
Majčino mlijeko bogato je masnoćama (važne za razvoj živčanih stanica),
sadržava bjelančevine, minerale, vitamije, šećer laktozu – sve hranjive tvari
koje dojenčetu trebaju u prikladnim omjerima (ako je majka zdrava i pravilno
se hrani).
Faze brazdanja, implatacije blastociste i razvoj zametka
Zigota odmah nakon začeća započinje s nizom mitotičkih dioba –
BRAZDANJE.
Za 3 dana nastaje MORULA – nalikuje plodu duda. Daljnjim diobama
nastaje BLASTOCISTA – sastoji se od dva sloja (vanjski = TROFOBLAST,
unutarnji = EMBRIOBLAST). Kada se blastocista priljubi uz sluznicu
maternice – trofoblast luči enzim koji omogućuje IMPLATACIJU
174
(ugniježđenje) blastociste (5-7 dana nakon oplodnje) - Iz embrioblasta
nastaje EMBRIJ, a iz trofoblasta KORION, a zatim posteljica.
Prvih 12 tjedana zametak se prehranjuje preko trofoblasta (dobiva
hranjive tvari iz endometrija). Poslije se zametak hrani preko
POSTELJICE.
Nakon brazdanja slijedi GASTRULACIJA – nastaje GASTRULA – u njoj
razlikujemo zametna listića:
1. vanjski ili egzoderm
2. srednji ili mesoderm
3. unutarnji ili endoderm
Iz njih će se u sljedećoj fazi – ORGANOGENEZI – razviti skupine
organa. U trećem mjesecu razvoja zametka govorimo o PLODU ili
FETUSU – nalazi se u amnionu ili vodenjaku.
Tijek trudnoće, uloga i osnovna građa posteljice
Trudnoća započinje začećem, a završava porođajem – traje 280 dana
(počevši od prvog dana zadnje menstruacije)
TRUDNOĆA
EMBRIONALNA
-
FETALNA
traje osam tjedana
razvoj embrija
-
traje sve do porođaja
razvija se fetus ili plod
Fiziološke i psihičke promjene u pubertetu
PUBERTET – razdoblje spolnog sazrijevanja čovjeka. Pod utjecajem hormona
razvijaju se primarna i sekundarna spolna obilježja.
PROMJENE
FIZIČKE
DJEČACI
promjena glasa
DJEVOJČICE
rast dojki, razvoj ženske
175
(mutiranje), rast dlaka na
dlakavosti, nakupljanje
licu i tijelu, povećanje
masti u potkožnom tkivu
mišićne mase, pojačan
rad žlijezda znojnica i
lojnica
FIZIOLOŠKE
stvaranje sperme i noćne
prva menstruacija -
polucije (nesvjesna
menarha
ejakulacija sperme
tokom spavanja)
PSIHIČKE
nesigurnost, sklonost promjenama raspoloženja,
interes za suprotni spol, agresivniji oblik ponašanja,
višak testosterona u dječaka), “sukob generacija”
Hormonska regulacija menstrualnog ciklusa
FSH (folikulstimulirajući hormon) – potiče folikul da započne svoj razvoj u
jajniku. Jajašce u razvoju svara ESTROGEN. Njegova je razina najviša
neposredno prije menstruacije. LH (luteinizacijski hormon) – naglo povećanje
razine LH potiče ovulaciju otprilike 14. dan menstruacijskog ciklusa.
PROGESTERON – prazan folikul stvara progesteron koji djeluje na sluznicu
maternice (ona odeblja)
Hormonska regulacija porođaja i dojenja
POROĐAJ - dijete se spušta prema vratu maternice → taj pritisak preko
hipotalamusa potiče lučenje hormona OKSITOCINA iz neurohipofize.
Oksitocin potiče kontrakcije maetrnice. Hormoni PROSTAGLANDINI (luče
ih fetusove ovojnice) potiču kontrakcije maternice. Prije poroda razina
estrogena raste, a progesterona pada.
DOJENJE – hormon PROLAKTIN (luči ga adenohipofiza) → potiče laktaciju,
tj. stvaranje mlijeka (hormon počinje djelovati u trećem porođajnom dobu). Na
176
kontrakcije mliječnih žlijezda utječe i hormon OKSITOCIN (luči ga
neurohipofiza)
Porođajna doba
1. porođajno doba – dolazi do rastezanja vrata maternice i širenja u
porođajni kanal. Kraj 1. porođajnog doba trebalo bi biti pucanje
vodenjaka.
2. porođajno doba – kontrakcije maternice – učestalije i jača, dolazi do
istiskivanja ploda kroz porođajni kanal (uobičajen je položaj djeteta
glavom prema dolje).
3. porođajno doba – dolazi do ljuštenja posteljice – treba voditi računa da
iz maternice izađe cijela posteljica (ostatak može prouzročiti upalu i
krvarenja).
Građa i uloga posteljice: organ prožet bogatom mrežnom krvnih žila koji predstavlja
vezu maternice i zametka (spaja zametak s krvožilnim sustavom majke); za zametak
ima značenje pluća i probavnog sustava.
l. Smještaj u tijelu, građa,uloga i način rada osjetilnog i živčanog sustava
Dijelovi živčanog sustava i njihova uloga
Živčani sustav sastoji se od središnjeg živčanog sustava i perifernog živčanog sustava
Središnji živčani sustav sastoji se od mozga i kralježnične moždine.
Periferni živčani sustav čine 12 pari moždinskih živaca i 31 par živaca kralježničke
moždine. Živce čine povezani snopovi nastavaka živčanih stanica. Razlikujemo osjetne
i motoričke živčane putove.
Periferni živčani sustav sastoji se od somatskog i autonomnog živčanog sustava
Autonomni živčani sustav nije pod kontrolom naše volje i uglavnom nadzire rad
unutarnjih organa. Dijelimo ga na simpatikus i parasimpatikus.
Periferni živčani sustav čine mozak i kralježnična moždina.
177
Mozak je središnji dio tog sustava i odgovoran je za sve voljne i nevoljne aktivnosti.
Obavijen je moždanim ovojnicama koje oko njega zadržavaju tanki sloj tekućine, tzv.
likvor ili moždana tekućina. U središnjem dijelu mozga također se nalaze šupljine,
moždane komore, ispunjene likvorom. Likvor pruža mehaničku, ali i biološku zaštitu
Mozak dijelimo na prednji, srednji i stražnji mozak.
Anatmoski mozak dijelimo na: veliki mozak, mali mozak, moždano deblo
(međumozak) i produženu moždinu
Veliki mozak se sastoji od lijeve i desne polovice (hemisfere). Površinu velikog mozga
čine tijela živčanih stanica – siva tvar ili kora (cortex). Unutar velikog mozga nalaze se
nastavci živčanih stanica i čine bijelu tvar. Koru velikog mozga dijelimo na režnjeve:
čeoni, tjemeni, sljepoočni i zatiljni.
Mali mozak– u stražnjem dijelu lubanje, siva tvar se nalazi izvana, a bijela iznutra,
građen od dvije polovice. Uloga: funkcioniranje skeletnih mišića i održavanje tonusa
(napetosti) mišića, ima glavnu ulogu u vremenskom slijedu pokreta i brzom
nadovezivanju jednog pokreta na drugi, osigurava ravnotežu.
Moždano deblo ili međumozak – između velikog i malog mozga. Obuhvaća talamus i
hipotalamus. Hipotalamus povezuje endokrini i živčani sustav te usklađuje njihovo
djelovanje.
Produžena moždina – prijelaz prema kralježničnoj moždini. Bijela tvar izvana. Tu su
smještena vitalna središta za održavanje životnih funkcija: disanje, žvakanje, gutanje,
kašljanje, regulacija arterijskog tlaka, rad srca.
Kralježnična moždina – smještena u kanalu kralježnice . U središtu se nalazi kanal
ispunjen moždanokralježničnom tekućinom. Siva tvar izvana, a bijela iznutra. Iz
kralježnične moždine izlaze živčana vlakna koja tvore živce.
Princip nastanka osjeta
178
Osjetila za vid, sluh, okus, miris i dodir → osnovni izvori informacija o okolišu.
Nakupine usko specijaliziranih živčanih stanica čine osjetila. Osjetila djeluju kao
receptori, nakon toga osjetilno živčano vlakno osjet prenosi u specifično središte
velikog mozga gdje postajemo svjesni osjeta.
Dijelovi oka
Oko se sastoji od očne jabučice i očnog živca. Očna jabučica obavijena je slojem
bjeloočnice, žilnice i mrežnice, a unutar nje se nalazi staklovina (prozirna želatinozna
tvorba). Bjeloočnica s prednje strane prelazi u prozirnu rožnicu. Ispred rožnice je
prednja očna komorica iza koje se nalazi šarenica – na njoj se nalazi otvor zjenica.
Ispod šarenice smještena je očna leća.
Dijagram presjeka ljudskog oka: A - staklasto tijelo (staklovina), B - leća, C - rožnica, D
- zjenica, E - šarenica, F - bjeloočnica, G - očni živac, H - mrežnica
Građa živčane stanice
Živčana stanica (neuron) ima tijelo i niz nastavaka. Kratke nastavke zovemo dendriti
(pomoću njih stanica prima signale). Dugačak nastavak zove se akson (neurit) –
179
pomoću njega stanica odašilje signale. Oko nekih aksona nalaze se Schwannove stanice
koje čine mijelinsku ovojnicu. Na mjestima gdje se sastaju Schwannove stanice
ovojnica je tanja (Raniverova suženja)
dendrit
završne nožice
soma
Raniverovo suženje
akson
Schwannova stanica
mijelinska ovojnica
jezgra
Građa neurona
Građa mozga i leđne moždine
Mozak se sastoji od velikog i malog mozga, međumozga i produžene moždine.
Na površini velikog mozga nalazi se siva tvar, a unutar bijela tvar. Za razliku od
velikog mozga, kod kralježnične (leđne) moždine siva tvar se nalazi u središtu, a
bijela na površini.
180
veliki mozak
mali mozak
produžena
moždina
Središnji živčani sustav
181
siva tvar
bijela tvar
Prerez kralježnične moždine
Vrste živaca
Postoje osjetilni (senzorni) i motorički živci
Motorički živci se sastoje od motoričkih neurona i prenose informacije iz
središnjeg živčanog sustava prema perifernim organima
Osjetilni živci građeni su od osjetnih neurona te primaju informacije od nekog
osjetnog receptora na periferiji organizma i prenose ih prema leđnoj moždini i
dalje prema mozgu
Povezanost naboja stanične membrane i aktivnog transporta iona kroz
membranu s nastankom podražaja (depolarizacija-repolarizacija)
Na membranama svih živih stanica postoji razlika potencijala, a promjena tih
potencijala važna je za provođenje živčanih impulsa. Ta se promjena odvija u 3
faze: faza mirovanja, faza depolarizacije i faza repolarizacije
FAZA MIROVANJA: Na vanjskoj strani membrane je pozitivan naboj, a s
citoplazmatske strane negativan. Membranski potencijal održava se zahvaljujući
aktivnom transportu iona kroz membranu stanice → mehanizam natrij-kalij
182
crpke (iz stanice se izbacuju 3 natrijeva, a unose 2 kalijeva iona). Negativan
potencijal s unutarnje stane membrane iznosi -70 mV
FAZA DEPOLARIZACIJE: Slijedi nakon faze mirovanja. Membrana stanice je
podražena pa se otvaraju kanali koji omogućuju ulazak velikog broja iona
natrija → unutarnja strana membrane postaje pozitivno nabijena (s -70 mV
prelazi na +30 mV) → tu naglu promjenu potencijala zovemo akcijski
potencijal.
FAZA REPOLARIZACIJE: Nakon prolaska vala depolarizacije membrana stanice
se repolarizira zatvaranjem kanala za ulazak iona natrija u stanicu i
uključivanjem natrij-kalij crpke (naboj se vraća na -70mV)
Funkcionalna podjela kore velikog mozga
Pojedini dijelovi mozga čine funkcionalne dijelove mozga
Većina ulaznih informacija iz tijela stiže u osjetilno područje smješteno u
tjemenom režnju.
Pokretačko ili motoričko središte nalazi se u stražnjem dijelu čeonog režnja.
U čeonom režnju nalaze se središta misaonih funkcija.
U sljepoočnom režnju nalazi se područje za sluh, a u zatiljnom područje za vid.
U dnu sljepoočnog režnja je područje za njuh.
183
tjemeni režanj
čeoni režanj
zatiljni režanj
sljepoočni režanj
mali mozak
Funkcionalna podjela kore velikog mozga
Građa pužnice i uloga pojedinih dijelova pri nastanku osjeta sluha
Uho – osjetilni organ za sluh i ravnotežu.
Sastoji se od vanjskog, srednjeg i unutarnjeg uha. Vanjsko čine ušna školjka i
ušni kanal. U središnjem uhu su bubnjić i slušne koščice (čekić, nakovanj,
stremen). U unutarnjem uhu su slušni organi i organ za ravnotežu
Unutarnje uho je labirint koji se sastoji od pužnice, dva mjehurića i tri
polukružna mjehurića. U pužnici je slušni organ → zavijeni kanal u obliku
puževe kućice koji je dvjema tankim membranam podijeljen u 3 hodnika. Oni
su ispunjeni endolimfom u srednjem kanalu i perilimfom u ostalim kanalićima.
Na pregradi (bazilarna membrana) nalazi se organ za sluh s receptorima, tzv.
Cortijevim stanicama s dlačicama → receptori podražaje prenose ograncima
slušnog živca → sljepoočni režanj velikog mozga u središte za sluh
184
prednji polukružni
stražnji polukružni
kanalić
kanalić
kesica (utrikul)
pužnica
postrani polukružni kanalić
predvorje
vrećica (sakul)
Građa pužnice
Akomodacija oka; poremećaji u funkciji oka (kratkovidnost, dalekovidnost)
Na leći se lomi svjetlost koja ulazi u oko pa je ona važna za stvaranje slike. Oblik leće
može se mijenjati ovisno o stezanju mišića leće – AKOMODACIJA OKA
spljoštena leća
gledanje udaljenog objekta
ispupčena (konveksna) leća
gledanje bliskog objekta
DALEKOVIDNOST – zbog spljoštene očne jabučice slika pada iza mrežnice. Ispravlja
se bikonveksnim lećama
KRATKOVIDNOST – očna jabučica izdužena – zrake svjetlosti se skupljaju u žarištu
ispred mrežnice. Ispravlja se bikonkavnim lećama
185
Prijenos svjetlosnih podražaja
Zrake svjetlosti koje ulaze u oko lome se na leći i prolaze do mrežnice na
stražnjem dijelu očne jabučice (stvara se umanjena i obratna slika). Na tom
dijelu mrežnice nalaze se fotoreceptori koje dijelimo na štapiće (osjetljivi na
intenzitet svijetla) i čunjiće (zamjećujemo boje). Na svijetlo je najosljetiljivija
žuta pjega (na tom mjestu nastaje slika). Mjesto na mrežnici, gdje vidni živac
izlazi iz oka, nema fotoreceptora, to je slijepa pjega. Vidnim živcem iz svakog
oka slika putuje u središte za vid u zatiljni režanj velikog mozga. Mozak
usklađuje dvije slike (tek u mozga nastaje stvarna slika)
Smještaj osnovna četiri okusa na jeziku
Na površini jezika nalaze se okusni pupoljci s okusnim receptorskim stanicama.
Postoje različite vrste okusnih pupoljaka pomoću kojih osjećamo: slatko, kiselo,
gorko i slano. Područja s najviše receptorskih stanica pojedine vrste raspoređena
su:
gorko
kiselo
kiselo
slano
slano
slano
slatko
Razmještaj okusa na jeziku
186
Provođenje živčanog impulsa i procesi u sinapsi
SINAPSA – mjesto prelaska živčanog impulsa s jednog neurona na drugi neuron ili na
mišićnu ili žijezdanu stanicu.
Impuls se duž aksona prenosi električnim putem (širenjem akcijskog potencijala) →
preko sinapsi se prenosi kemijskim putem pomoću neurotransmitera.
Akcijski potencijal dolazi do završnih nožica aksona → poveća se propusnost za iona
kalcija → spajanje mjehurića ispunjenih neurotransmiterom sa staničnom membranom
→ otpuštanje neurotransmitera u sinaptičku pukotinu → difuzija neurotransmitera
kroz sinaptičku pukotinu→ vezanje za receptore postsinaptičkog neurona ili neke
druge stanice → otvaranje kanala za natrij na membrani postsinaptičkog neurona →
depolarizacija postsinaptičkog neurona (širi se akcijski potencijal na drugi neuron)
smjer živčanog
impulsa
neurotransmiter
Sinaptički mjehurić
sinaptički mjehur
akson
mitohondrij
polarizirana i
dendrit
sinaptička
pukotina
depolarizirana
membrana
Prijenos živčanog impulsa kroz sinapsu
Prirođeni (sisanje, disanje, kašljanje) i stečeni refleksi (Pavlovljevi refleksi)
Postoje prirođeni refleksi (sisanje, gutanje, kašljanje, kihanje) te stečeni refleksi → nastaju
tijekom života zbog određenih iskustava. Jednu vrstu stečenih refleksa čine uvjetovani ili
Pavlovljevi refleksi → javljaju se kada povežemo dva podražaja od kojih jedan izaziva
refleksnu reakciju, a drugi je neutralan, a nakon određenog vremena organizam počinje
reagirati i na neutralan podražaj (jer je povezan s podražajem koji samostalno uzrokuje
187
refleksnu reakciju). Pas luči slinu na podražaj hranom. Ukoliko povežemo taj podražaj s
nekim neutralnim podražajem, npr. zvukom zvečke, nakon nekoliko izlaganja psa hrani i
neutralnom podražaju istodobno, pas će početi lučiti slinu samo na neutralni podražaj, tj. zvuk
zvečke jer je „naučen“ da taj podražaj uvjetuje hranu.
Analiza refleksne reakcije
Refleksi – brze, nesvjesne i svrsihodne reakcije tijela na neki podražaj. Odvijaju se
preko kralježnične moždina, a kora velikog mozga pritom ne sudjeluje.
Jedna od vrsta refleksa jest refleks uklanjanja (uloga je zaštita organizma). Živčana
vlakna koja sudjeluju u provođenju impusla stvaraju refleksni luk →sastoji se od
osjetnog neurona koji prima podražaj i prenosi ga do kralježnične moždine i
motoričkog neurona koji potiče samu reakciju. Npr. nakon udarca liječničkim čekićem
po tetivi ivera osjet se prenosi (preko osjetnih neurona) do stražnjeg roga kralježnične
moždine → sinaptički se prespajaju na motorički neuron (ili može posredovati
međuneuron) → pokretački živčani impulsi stižu na motoričku pločicu mišićnih
vlakana i potiču ih na pojedinačno trzanje.
Djelovanje neurotransmitera i uloga enzima pri njihovoj razgradnji
Neurotransmiteri su neurohormni koji podražuju postsinaptički neuron i na taj način
prenose živčani impuls. Kako neurohormoni ne bi predugo podraživali postsinaptički
neuron oslobađa se enzim za razgradnju neurohormona.
Značenje sna za normalno funkcioniranje organizma
Tijekom sna mozak se energetski obnavlja, sintetizira nove količine ATP-a i
neurohormona, fiksira se pamćenje.
Osjetilo njuha i prijenos signala do mozga
Receptori za njuh smješteni su u mirisnoj – olfaktornoj regiji nosa → smještena u
sluznici gornjeg dijela nosnog hodnika. Mirisni receptori pripadaju skupini
188
kemoreceptora. Mirisne molekule moraju se otopiti u nosnoj sluzi i podražiti dlačice
mirisnih stanica → nastali potencijali se prenose u mirisnu regiju mozga
Položaj organa za ravnotežu
Nalazi se u unutrašnjem uhu. Sastoji se od dva mjehurića i 3 polukružna kanalića
ispunjenih tekućinom, tzv. endolimfom. Polukružni mjehurići smješteni su u prostoru
pod pravim kutom. Unutar kanalića nalaze se specijalizirane osjetne stanice s
dlačicama koje se podražuju kretanjem endolimfe, podražaj se živcem prenosi u
primozak i dalje u mali i veliki mozak.
m. Značenje pojedinih organa i organskih sustava u održavanju
homeostaze organizma
Pojam homeostaza
Ljudski organizam ima niz mehanizama kojima održava organizam u ravnoteži,
npr. tjelesnu temperaturu, arterijski tlak, pH, koncentraciju glukoze u krvi...
HOMEOSTAZA
Homeostaza je, dakle, ravnoteža optimalnih bioloških (biokemijskih) uvjeta
funkcioniranja organizma.
Značenje vode za održavanje života
Voda je najzastupljeniji spoj u ljudskom organizmu (čini oko 60% ljudskog tijela)
Ima različite i važne uloge u organizmu: dobro otapalo, prenosi tvari, služi kao
medij u kojima se zbivaju biokemijske reakcije, štiti organe od ozljeda, sudjeluje u
regulaciji tjelesne temperature, održavanje osmotske ravnoteže i dr.
189
Zastupljnost vode u organizmu ovisi o dobi (fetus ima 90% vode), spolu i udjelu
masti u tijelu čovjeka.
Uloga bubrega u održavanju homeostaze
Regulacija tjelesnih tekućina, ekskrecija (izlučivanje štetnih i suvišnih tvari),
regulacija krvnoga tlaka i eritropoeza (luče hormon eritropoetin koji stimulira
koštanu moždinu na proizvodnju eritrocita)
Važnost stalnih pH vrijednosti tjelesnih tekućina
Izvanstanične tekućine većinom imaju pH 7.4, a stanične oko 7.0 – promjenom pH ne
mogu se odvijati kemijske rekcije nužne za život (prvenstveno zato što većina enzima
djeluje u uskom rasponu pH).
Disanje i regulacija pH
Smanjenom frekvencijom disanja u tijelu se nakuplja CO2
On reagira s H2O stvarajući karbonatnu kiselinu koja disocira
CO2 + H2O → H2CO3 → H++HCO3Oslobođeni H+ ioni snizuju pH tjelesnih tekućina – ACIDOZA
Dubljim i bržim disanjem moguće je postići oslobađenje u atmosferu veću količinu
CO2 – a dio potječe iz karbonantne kiseline u krvnoj plazmi - ALKALOZA
H+ + HCO3- → H2CO3 → CO2 + H2O
Ozbiljnija acidoza i alkaloza su rijetke jer se u krvi nalaze puferi za održanje pH
190
n. Glavni poremećaji i bolesti organa i organskih sustava čovjeka;
čimbenici koji unaprjeđuju ili narušavaju zdravlje čovjeka
Pozitivni i negativni utjecaji na srce i krvožilni sustav
POZITIVNI: Redovito spavanje (7-8 h), redoviti obroci, redovita tjelesna aktivnost,
razborita prehrana (ne s previše energije, masnoća, soli, više povrća i voća), umjerena
tjelesna težina.
NEGATIVNI: Pušenje, konzumiranje alkohola, prekomjerna tjelesna težina,
prekomjeran unos masne hrane, stres.
Način života i pojava visokog tlaka i ateroskleroze
Ateroskleroza i visoki tlak češći su u osoba koje obilnije jedu masnu hranu te kod
pušača i pretilih osoba, osoba koje se nedovoljno kreću ("sjedilački način života").
Najčešće bolesti i poremećaji dišnog sustava i njihova povezanost s rizičnim čimbenicima
za zdravlje
Prehlada – najčešća bolest uzrokovana različitim virusima; infekcija gornjih dišnih
puteva: nos, grlo. Simptomi: kihanje, suzenje, grlobolja, promuklost, kašalj, curenje iz
nosa.
Akutni bronhitis – upala sluznice bronha i bronhiola; uzrokovana djelovanjem virusa.
Simptomi: kašalj s žućkastim ili sivkastim ispljuvkom, otežano disanje, hripanje,
povišena tjelesna temperatura. Češće oboljevaju pušači, asmatičari, osobe koje žive u
onečišćenoj atmosferi.
191
Kronični bronhitis – učestalo podraživanje dišnih puteva ili infektom ili drugim
iritativnim čimbernicima. Najčešći uzrok jest pušenje i onečišćen zrak. Simptomi:
otežano disanje, izlučivanje sluzi...
Emfizem pluća: oštećenje alveola; pluća gube funkciju zbog oštećenja i smanjenja
broja alveola. Tijelo dobiva malo kisika je ugljikov dioksid zaostaje u tijelu (plave
usne), mogu se javiti problem s radom srca (proširenje desnog dijela srca, tzv. plućno
srce). Uzroci su isti kao i za bronhitis
Upala pluća (pneumonija) – uzrokovana infekcijom nekom vrstom bakterija, virusa i
mikoplazmi; Simptomi: vrućica, kašalj, teško i otežano disanje; najčešće je
uzrokovana bakterijom (pneumokok).
Rak pluća (bronhalni karcinom) – u 99% slučajeva se susreće kod pušača. Dim
cigarete oštećuje stanice sluznice dušika, a oštećene stanice su početni stadij razvoj
tumora. Tumor se širi na pluća te metastazira u druge dijelove tijela (npr. mozak,
jetru, kosti, kožu) → nastaju sekundarni tumori. Simptomi: početno kašalj, ispljuvak
može biti sukrvav, a disanje otežano, kasnije se javlja bol u prsima koja je različita za
vrijeme udisaja i izdisaja.
Tuberkuloza (TBC) – izaziva je bacil →može tjednima preživjeti u prašini (ne podnosi
svjež zrak i sunčevu svjetlost). Preventiva: Pravilne higijenskim navike te preventivno
cijepljenje. Danas je izlječiva zahvaljujući antibioticima.
Rizični čimbenici: Pušenje, život u onečišćenoj atmosferi, nepravilne higijenske
navike...
AIDS: uzročnici, način zaraze HIV-om, način zaštite
AIDS (Acquired Immunodeficiency Syndrome) – sindrom stečene
imunodeficijencije (skup simptoma zbog razvoja nedostatne funkcionalnosti
192
imunološkog sustava) – uzrokuje ga virus HIV (virus humane imunodeficijencije) –
prenosi se krvlju i spolnim odnosom, injekcijskim iglama te s majke na dijete kroz
posteljicu ili sisanjem – zaštita: izbjegavanje nezaštićenog spolnog odnosa (upotreba
kondoma), izbjegavanje dijeljenja igala među intravenskim ovisnicima.
Alergija i alergeni
Imunološki sustav može reagirati na tvari koje inače nisu štetne za organizam
→imunološka preosjetljivost (alergije)
Najčešći alergeni su: prašina (grinje), perje, pelud različitih biljaka, pojedine
namirnice, neke vrste ljekova (npr. penicilin)
Nastanak karijesa i načini zaštite zubi
Erozija zuba do koje dolazi nakon oštećenja zubne cakline. Nastajanje karijesa
pouspješuju bakterije (Streptococcus mutans). Prvo se na zubima javlja zubni plak
(naslaga hrane, sline i bakterija) → bakterije u plaku razgrađuju ostatke hrane i
pritom stvaraju kiseline koje otapaju caklinu (ovom procesu pogoduje hrana bogata
ugljikohidratima i neredovita higijena zuba). Prevencija je upravo suprotna: redovita
higijena zuba, prehrana bez puno ugljikohidrata, uzimanje manje količine fluora
(caklina postaje otpornija na otapanje), redovit odlazak stomatologu.
Štetnost alkohola
Alkohol (etanol) izaziva ovisnost, brzo se iz probavnog sustava apsorbira ukrvotok,
krvlju se trasnportira u jetru gdje se pretvara u acetaldehid → vrlo toksičan spoj,
oštećuje jetru → ciroza jetre. Pretjerana konzumacija alkohola može dovesti do
gastritisa (upala želučane sluznice), oštećenja mozga, pankreatitisa (akutna upala
gušterače), oštećenja srca, ima negativan utjecaj na pamćenje, kronični alkoholizam
dovodi do gubitka na tjelesnoj težini (iako je alkohol kaloričan, ali se zanemaruje
ostala hrana) i dr.
193
Pojava proljeva i zatvora; osnova samopomoći
Proljev – posljedica prebrzog gibanja sadržaja crijeva kroz debelo crijevo. Stolica je
česta i izrazito tekuća. Može nastati uslijed nepravile prehrane, bakterijske ili virusne
infekcije probavnog sustava, antibiotici, a može biti i psihogen (pri povećanoj
psihičkoj napetosti). Proljevom se može u vrlo kratkom vremenu izgubiti velika
količina tekućine → narušavanje homeostaze
Proljev najčešće traje dan-dva, ako potraje dulje, treba posjetiti liječnika.
SAMOPOMOĆ: uzimanje dovoljne količine izotonične tekućine
Zatvor – posljedica sporog gibanja fecesa debelim crijevom. Uzrok mogu biti
patološke promjene debelog crijeva i smanjena sposobnost kretanja muskulature
crijeva. Češće je uzrok neodgovarajuća prehrana te neredovito pražnjenje crijeva.
SAMOPOMOĆ: Uzimati hranu s više vlakana (kruh od cjelovitih žitarica, žitne
pahuljice, voće, lisnato povrće, krumpirova kora, grah i suhi grašak), smanjiti
uzimanje visokoprerađenih namirnica (bijeli kruh i sir), povećati uzimanje tekućine, ali
izbjegavati kofein i alkohol, redovito pražnjenje crijeva, redovita tjelovježba.
Osnova zdrave prehrane
Za zdravlje čovjeka bitna je uravnotežena prehrana → tijelu osigurava sve potrebne
tvari za normalno funkcioniranje i optimalnu količinu energije. Dnevno bi u obrocima
odrasle osobe prosječno trebalo biti oko 50% ugljikohidrata, 30% bjelančevina i oko
15% masnoća. U djece udio bjelačevina treba biti veći zbog intenzivnog rasta i
razvoja.
194
šećer, ulje i masnoće
mlijeko i niskomasni mliječni
proizvodi, meso male masnoće,
jaja i riba
voće i povrće
integralne
žitarice, kruh i
tjestenina
Piramida pravilne prehrane
Rizični čimbenici za zdravlje i rad bubrega
Bubrezi su vrlo osjetljivi i treba ih čuvati od prehlade i štetnih (nefrotoksičnih) tvari.
Posebno su osjetljivi na teške metale, pojedine lijekove i veće količine alkohola. Kod
oštećenih bubrega toksične tvari zaostaju u tijelu te se koncentriraju do količina koje
uzrokuju trovanje pa i smrt.
Spolno prenosive bolesti: HIV*, hepatitis, herpes, papiloma (HPV**), trihomonas, klamidija,
gonoreja, sifilis
195
*HIV kao bolest navode sami sastavljači kataloga iako HIV nije bolest, nego virus koji
uzrokuje AIDS
**isto tako, HPV (humani papiloma virus) je virus koji uzrokuje rak grlića maternice
Povezanost spolno prenosivih bolesti s rizičnim ponašanjem
Ove bolesti uglavnom su posljedica neodgovornog spolnog ponašanja: izbjegavanje
kontracepcije (posebice prezervativa), promiskuitetno ponašanje (često mijenjanje
seksualnih partnera).
Metode kontracepcije (sprečavanja začeća); važnost planiranja obitelji
PRIRODNE METODE: Ne rabe se sredstva za sprječavanje trudnoće, već se pokušava
odrediti vrijeme ovulacije – na taj se način može pretpostaviti moguće vrijeme začeća
(odrediti tzv. plodni dani) → u to se vrijeme izbjegava spolni odnos. Jedan od načina
određivanja ovulacije (ne baš pouzdan) jest prema kalendaru menstruacije. U pravilu
od ovulacije do nove menstruacije prođe 14 dana te ovulaciju možemo odrediti tako
da od ukupnog ciklusa oduzmemo 14 dana. U slučaju pravilnog ciklusa koji traje 28
dana, ovulacija bi trebala biti 14. dana ciklusa. Ako ciklusa traje 32 dana,
pretpostavka je da će se ovulacija dogoditi 18. dana ciklusa. Ako se želi izbijeći
trudnoća, spolni odnos treba izbjegavati 4 dana prije i 3 dana poslije ovulacije.
Najpoznatije prirodne metode su Knaus-Oginova metoda – temelji se na određivanju
trenutka ovulacije mjerenjem tjelesne temperature. Bilingsova metoda cervikalne
sluzi – temelji se na promjenama konzistencije sluzi u cerviksu. Prekinuti snošaj –
najstarija prirodan metoda, spolni odnos se prekida prije ejakulacije sjemene
tekućine u rodnicu (nepouzdano). Sve su prirodne metode kontracepcije poprilično
nepouzdane.
KEMIJSKE METODE: Korištenje sredstava koje sadrže tzv. spermicidne tvari (ubijaju
spermije ili smanjuju njihovu pokretljivost). Spermicidna sredstva se neposredno pije
odnosa stave u rodnicu, a najčešće su u obliku krema, gela ili pjene.
196
MEHANIČKE METODE: Sprječavaju prolazak spermija u spolni sustav žene.
Najpoznatije mehaničko sredstvo zaštite su kondomi (za razliku od ostalih navedenih
metoda, daju i određeni stupanj zaštite od spolno prenosivih bolesti). Prezervativ se
stavlja na penis prije spolnog odnosa te sprječava ejakulaciju sjemene tekućine u
rodnicu žene. Postoje i ženski kondomi – femidomi – stavljaju se u rodnicu i djeluju
na isti način.
Spirala ili maternički uložak - sprječava prolazak spermija, ali ako se oplodnja ipak
dogodi, spirala djeluje kao abortivno sredtvo → sprječava imaplantaciju zametka u
sluznicu maternice.
Dijafragma – elastična kapica, stavlja se u rodnicu prije snošaja.
BIOLOŠKO-HORMONSKE METODE: Uglavnom sprječavaju ovulaciju – ne može doći
do oplodnje. Mogu biti u obliku pilula, flastera, injekcija, implantata.
Pilula za „dan poslije“ → sprječava implantaciju oplođene jajne stanice u sluznicu
maternice.
TRAJNE METODE: Sterilizacija → u muškaraca vazektomija (presijecanje
sjemenovoda), a u žena podvezivanje jajnika.
PLANIRANJE OBITELJI - svjesno i slobodno odlučivanje žene i muškarca o
najpovoljnijem vremenu za roditeljstvo, za rođenje željenog broja djece te o vremenu
i razmaku između poroda. Cilj planiranja obiteiji je rođenje zdrave i željene djece te
odgovorno i svjesno roditeljstvo. Planiranje obitelji je jedno od osnovnih ljudskih
prava i sloboda.
Ovisnosti: vrste i štetne posljedice
Ovisnost je duševno i tjelesno stanje osobe koje nastaje kao posljedica
međudjelovanja organizma i sredstava ovisnosti. Može biti fizička: kada se zbog
prilagodbe organizma na sredstva ovisnosti pojave fizički poremećaji ako se prekine
197
uzimanje tih sredstava. Takvu ovisnost izazivaju alkohol, opijati, barbiturati i drugi
sedativi, to mogu biti i neki lijekovi (uslijed dugotrajne primjene).
Općenito sredstva ovisnosi možemo podijeliti na:
• Socijalno prihvaćena sredstva ovisnosti - alkohol, duha, kava, čak se ne
smatraju „drogama“, a nerijetko se njihovo konzumiranje potiče
(reklame).
• Socijalno neprihvaćena sredstva ovisnosti – prave „droge“, uživatelje
zovemo narkomanima. Te se droge ne mogu legalno kupiti. Ovisnici ih
nabavljaju ilegalno (nerijetko kriminalnim radnjama), vrlo su skupe. Tu
ubrajamo: morfin i njegove derivate, marihuanu, hašiš, kanabis,
kokain, sintetičke halucinogene, hlapljive pare organskih otapala
(snifanje).
• Sredstva ovisnosti o kojima nema jasnih moralnih stajališta u društvu –
prekomjerno uzimanje nekog lijeka (tabletomanija).
VRSTE ovisnosti: alkoholizam, amfetaminski tip, kanabisni tip (marihuana, hašiš),
kokain, halucinogeni (LSD, meskalin, skopolamin), opijatni tip (heroin), duhanski tip
POSLJEDICE (mogu se podijeliti na psihološke i fiziološke): Amfetamini uzrokuju
depresiju, pospanost, glad, osjećaj straha. Kanabis uzrokuje bolesti organa za disanje,
smanjuje spermatogenezu, izaziva izostanak ovulacije. Kokain može dovesti čak do
moždanog udara, izaziva strah, razdražljivost, depresiju, suicidalne misli, Heroin
uzrokuje suzenje očiju, curenje nosa, intenzivno znojenje, proširenje zjenica, proljev,
grčeve u trbuhu, bolove u mišićima i kostima. Nikotin (iz duhanskog dima) uzrokuje
oštećenje krvožilnog sustava, kronične bolesti dišnog sustava, može dovesti do raka.
U razdoblju apstinencije (prestanka uzimanja sredstava ovisnosti) javlja se
apstinencijska kriza (neugodni tjelesni simptomi, loše psihičko stanje zbog jake želje
za sredstvom ovisnosti).
198
Bolesti koje se prenose krvlju
Najčešće su AIDS i hepatitis i to posebice uporabom već korištenih igala pri
ubrizgavanju sredstava ovisnosti. Hepatitis je virusna upala jetre koja dovodi do
oštećenja ili uništenja njezinih stanica. Može biti kratkotrajan (akutni) i
dugotrajan (kronični). Razlikujemo hepatitis A – uvijek akutan; hepatitis B –
serumski hepatitis, nalazi se u krvi, slini i spermi, a prenosi se transfuzijom krvi,
zaraženim iglama ili spolnim kontaktom; hepatitis C – može se prenjeti
transfuzijom krvi, spolnim odnosom, zaraženim iglama, preko ozljeda na koži.
Rizičnu skupinu čine ovisinici o drogama, promiskuitetne osobe, osobe koje su
se podvrgnule piercingu.
Dijabetes: rizični čimbenici, liječenje
Dijabetes – šećerna bolest – gušterača ne luči inzulin ili on ne djeluje ispravno
pa se u krvi nakuplja previše šećera – oboljeli moraju primati injekcije inzulina
i/ili (ovisno o tipu bolesti – inzulin ovisni tip I ili inzulin neovisni tip II) se
pridržavati posebnog režima prehrane i tjelesne aktivnosti, može se liječiti
transplantacijom gušterače ili izoliranih Langerhansovih otočića.
Rizični čimbenici za nastanak: naslijeđe i okolina (pretilost, nepravilna
prehrana, nedostatna tjelesna aktivnost)
Leukemija
Veliko povećanje broja nenormalnih leukocita u krvi. Leukociti nisu funkcionalni, ne
obavljaju svoju zadaću obrane organizma. Mogu biti akutne ili kronične. Ako bolest
zahvaća limfocite → limfatična leukemija, a ako zahvaća neutrofilne leukocite –
mijeloična leukemija.
199
Hemofilija
Nemogućnost zgrušavanja krvi od koje uglavnom boluju muškarci (objašnjeno u
genetici). Lječenje se provodi ubrizgavanjem faktora zgrušavanja koji nedostaje.
Značenje programa imunizacije djece
Trajnom i programiranom imunizacijom (cijepljenjem) iskorijenjene su neke teške
bolesti na svjetskoj razini (npr. velike boginje). Imunizacijom se sprječava razvoj
brojnih zaraznih bolesti.
Važnost transplantacije i doniranja organa
Presađivanje ili transplantacija organa → širom svijeta prihvaćena i uspješna metoda
liječenja bolesnika kod kojih je došlo do nepovratnog zatajenja funkcije organa.
Uspješno presađivanje, i kada nije od vitalnog značaja, doprinosi poboljšanju kvalitete
života primatelja.
Povezanost nastanka bolesti s poremećajima u radu endokrinih žlijezda
Hipotireoza – smanjeno lučenje hormona štitnjače – usporavaju se tjelesne i metalne
funkcije. Jedna vrsta hipotireoze može biti uzrokovana nedostatkom joda u hrani (jod
je nužan za sintezu hormona štitinjače). Dolazi do smanjenog lučenja hormona
štitnjače, a njeno tkivo buja → gušavost
Postoji i hipertireoza – pojačano lučenje hormona štitnjače.
Gigantizam – posljedica prevelike količine hormona rasta.
Patuljasti rast – smanjeno lučenje hormona rasta.
Dijabetes – gušterača ne luči hormon inzulin.
Moždana kap; rizični čimbenici
Propadanje dijela mozga koji ostane bez opskrbe krvlju zbog poremećaja u krvotoku mozga
Rizični čimbenici: pušenje, trajno povišeni kolesterol, šećerna bolest.
200
Degenerativne bolesti živčanog sustava
Postupno propadanje neurona u mozgu
Parkinsonova bolest, Alzheimerova bolest (senilna demencija), multipla skleroza
Opasnost buke za zdravlje
Jaki zvukovi mogu uzrokovati bol u ušima, vrtoglavicu, mučninu, razdražljivost i umor, a
dugotrajna izloženost buki uzrokuje trajno oštećenje sluha. Jedinica za jačinu zvuka izražava
se u decibelima (dB). Opasnosti za sluh nema u rasponu od 10-80 dB, od 80-110 dB postoji
opasnost za sluh, a u rasponu od 120-140 dB moguće je oštećenje sluha već pri kratkom
izlaganju.
201
7 GENETIKA
a. Osnovni genetički pojmovi i njihovi međuodnosi
Definicija genetike i povezanost s ostalim biološkim disciplinama
Genetika je znanost koja se bavi istraživanjem svih aspekata nasljeđivanja. Nasljeđivanje se
može proučavati na raličitim organizacijskim razinama života – na razini molekula,
kromosoma, stanica, jedinki, populacija, vrsta itd.
Predmeti proučavanja genetike jesu struktura, prijenos i djelovanje njasljedne tvari u stanici.
Proučavanje nasljeđivanja na razini jedinki bavi se KLASIČNA ili MENDELOVA
GENETIKA
Područje genetike koje istražuje nasljeđivanje na razini stanica i kromosoma jest
CITOGENETIKA
Područje genetike koje se bavi nasljeđivanjem na razini populacija jest POPULACIJSKA
GENETIKA
Istraživanje nasljeđivanja na razini molekula jest MOLEKULARNA GENETIKA
Područje genetike koje na temelju strukture i funkcije genetičkog materijala te analize
nasljeđivanja na razini populacija i vrsta potvrđuju evolucijske postavke jest EVOLUCIJSKA
GENETIKA
Razvojem tehnika molekularne genetike utemeljeno je najnovije područje genetike
GENETIČKO INŽENJERSTVO
Genetika je povezana sa svim biološkim disciplinama koje proučavaju pojedine skupine
organizama (botanika, zoologija, biologija čovjeka, mikrobiologija...) jer se s genetičkog
stajališta istražuju sve skupine organizama. Genetika je najdublje povezana s biologijom
stanice (
citogenetika – proučava promjene broja i oblika kromosoma vidljive
mikroskopom) i molekularnom biologijom (
molekularna genetika – proučava
202
naslijeđivanje na razini molekule DNA odnosno RNA). Izvan biologije, genetika je najdublje
povezana s biotehnologijom (genetičko inženjerstvo), medicinom (najviše nas zanima naša
vlastita genetika, genetika čovjeka, kako bismo spriječili i liječili genetske poremećaje) i
statistikom (populacijska genetika).
Nasljedna tvar i nasljedna svojstva
Nasljeđuje se uputa za izgradnju i funkcioniranje organizma, a ta je uputa sadržana u genima.
Dakle, nasljeđuju se geni koji određuju svojstva (FENOTIP→ svaka morfološka osobina
vidljiva okom). Skup svih gena jednog organizma naziva se GENOTIP. Gen je dio molekule
DNA koja sadrži uputu za strukturu određenog polipeptida (bjelančevine). Gen je dio
molekule DNA koje se zajedno prepisuje u RNA (najčešće mRNA). Nasljedna je tvar, dakle,
DNA.
Nasljedna svojstva → značajke organizma koje su rezultat nasljeđivanja (prijenosa nasljedne
tvari s roditelja na potomke). Ona nisu fizička osnova nasljeđivanja, nego su to geni koji
određuju ta svojstva.
Genotip i fenotip
GENOTIP – svi geni nekog organizma; genetička struktura jedinke.
FENOTIP – izgled i funkcija organizma kao rezultat međudjelovanja njegova genotipa i
okoliša.
Odnos gena i okoline u oblikovanju fenotipa
Na fenotip utječu i geni i okolina (dostupnost hranjivih tvari, izloženost štetnim
tvarima, kod ljudi odgoj...). Geni određuju okvire unutar kojih okoliš može utjecati na
fenotip. Ponekad su okviri široki, a ponekad izrazito uski. Uglavnom su okviri
poligenskih svojstava (fenotipska značajka pod kontrolom većeg broja gena) širi u
odnosu na monogenske okvire (jedno svojstvo – jedan gen).
203
Klon i populacija
KLON – populacija stanica ili organizama koji su nastali mitozom od jedne stanice ili
zajedničkog pretka. Kloniranje je vrsta nespolnog razmnožavanja. Tako se razmnožavaju
biljke, mnogi mikroorganizmi i neke jednostavne životinje. Primjeri: jagoda se klonira
vriježama, krumpir gomoljima, afrička ljubičica i carska begonija listovima...
POPULACIJA – skup jedinki iste vrste koje žive na određenom prostoru u određenom
vremenu (mogu se međusobno razmnožavati). Svi su pripadnici iste populacije povezani
nizom svojstava: sličan genotip i fenotip, razmnožavanjem, način prehrane i ponašanje.
Primjeri: svi maslačci na jednoj livadi, šišmiši u jednoj spilji...
b. Kemijska građa i mehanizam djelovanja gena
Građa, uloga i svojstva nukleinskih kiselina
(vidi više o nukleinskim kiselinama u 1. poglavlju Biologija stanice)
Podjela nukleinskih kiselima: DNA (deoksiribonukleinska kiseline, dvolančana), RNA
(ribonukleinska kiselina, uglavnom jednolančana) → može biti mRNA („messenger RNA“ ili
„glasnička RNA“), tRNA („transfer RNA“ ili „transportna RNA“), rRNA („ribosomal RNA“ ili
„ribosomska RNA“)
DNA (deoksiribonukleinska kiselina) – čine je dva polinukleotidna lanca omotana oko
zamišljene osi u dvolančanu zavojnicu. Osnovna jedinica strukture molekule DNA je
NUKLEOTID. Svaki nukleotid čine: ŠEĆER (pentoza – deoksiriboza), FOSFATNA SKUPINA i
DUŠIKOVA BAZA (purinske dušikove baze jesu adenin i gvanin, a pirimidinske timin i
citozin). Baza je vezana za šećer preko 1C atoma. Fosfatna je skupina vezana za šećer
preko 5C atoma. Novi se nukleotidi vežu na hidroksilnu skupinu ( -OH) na atomu
šećera. To je 3' kraj polinukleotidnog lanca. Drugi kraj lanca jest 5' kraj. Polinukleotidni
lanci su antiparalelni, a međusobno su povezani vodikovim vezama između
komplementarnih dušikovih baza (adenin s timinom, gvanin s citozinom).
Uloga nukleinskih kiselina: pohranjivanje i nasljedni prijenos upute za građu i funkcioniranje
organizma.
Svojstva nukleinskih kiselina: Pohranjivanje informacije, sposobnost udvostručivanje,
stabilnost strukture, mogućnost promjene.
204
RNA – građena je od ribonukelotida povezanih u lanac na isti način kao u molekuli DNA.
Šećer je riboza. Ona sadrži na atomu 2C OH–skupinu koje nema u deoksiribozi. To je jedina
razlika između ta dva šećera. U strukturi RNA umjesto timina dolazi uracil.
Uloga molekula RNA
Tip RNA
Uloga
mRNA
Donosi prijepis upute s molekule DNA za
redoslijed aminokiseline u proteinu
tRNA
Donosi odgovarajuću aminokiselinu na
ribosom tijekom sinteze proteina
rRNA
Sudjeluje u građi ribosoma i povezivanju
aminokiselina peptidnom vezom u lanac
Upravljanje gena životnim procesima (biosinteza proteina)
Glasnička ili mRNA – prenosi genetički informaciju iz jezgre u citoplazme.
Proces sinteze mRNA na polinukleotidnom lancu kalupu DNA naziva se
PREPISIVANJEM ili TRANSKRIPCIJOM (na principu komplementarnih baza s
pomoću enzima RNA–polimeraze.)
Molekula mRNA nosi informaciju u obliku tripleta baza koje nazivamo
KODON. Nakon što je transkripcija završena, mRNA prolazi kroz pore
jezgrine membrane u citoplazmu do ribosoma.
Prijenosna ili tRNA – prenosi aminokiseline do ribosoma, MJESTA
BIOSINTEZE BJELANČEVINA. Postoji najmanje 20 tRNA, po jedna za svaku
aminokislinu. Molekula tRNA je jednolančana, a jedan kraj sadrži triplet
nukleotida – ANTIKODON – on je komplementaran jednom ili više kodona
u molekuli mRNA. Drugi kraj molekule tRNA nosi mjesto za prihvaćanje
aminikiseline.
205
Ribosomska RNA ili rRNA – sastavni je dio ribosoma
Nakon transkirpcije u citoplazmi dolazi do sinteze bjelačevina kroz proces
PREVOĐENJA ili TRANSLACIJE → ribosom se kreće duž molekule mRNA
(ona sadrži kodon), a u citoplazmi se nalaze i molekule tRNA (one na
jednom kraju sadrže antikodon, a na drugom neku aminokiselinu) →
antikodon je komplementaran kodonu, a prepoznaju se na temelju
vodikovih veza koje se uspostavljaju među njima. Npr. jedan od kodona za
aminokiselinu fenilalanin je UUU, dakle komplementarni antikodon na
molekuli tRNA je AAA. U citoplazmi postoji enzim koji će tu aminokiselinu
vezati za tRNA s antikodonom AAA, a kada se u području prevođenja
prijepisa (na ribosomima) pojavi kodon UUU, s njime će se, na principu
komplemetarnosti, vezati antikodon AAA koji čini jedan kraj tRNA, te
aminokiselina fenilalanin koja je vezana na drugom kraju tRNA → zatim će
molekula rRNA omogućiti vezivanje fenilalanina s prethodnom kiselinom
(stvara se peptidna veza), a mRNA će se pomaknuti za jedan triplet u svrhu
vezivanje neke nove aminokiseline → taj se proces ponavlja sve dok se u
području prevođenja pojavi jedan od STOP kodona (UAA, UAG, UGA),
dok je prvi kodon kojega ribosom prevodi START kodon (AUG).
c. Građa i organizacija nasljedne tvari virusa, prokariota i eukariota
Kromosomska teorija nasljeđivanja
U sintetskoj (S) fazi životnog ciklusa stanice, pomoću enzima DNA polimeraze odvija
se semikonzervativna replikacija DNA (na svakom lancu sintetizira se novi,
komplementaran tako da se svaka nova DNA sastoji od jednog roditeljskog i jednog
novosintetiziranog lanca), kod eukariota svaka udvostručena DNA čini dvije kromatide
kromosoma međusobno povezane centromerom (pričvrsnicom pomoću koje se
pričvršćuju za diobeno vreteno) – eukariotski kromosom sastoji se od DNA omotane
(pakirane) oko bjelančevina, to je transportni oblik DNA koji je najjače spiraliziran
(najgušće pakiran) u metafazi diobe (prije razdvajanja kromatida koje je time
206
olakšano). Sva biološka svojstva stanice određena su genima tj. dijelovima molekula DNA
koje se prenose iz roditeljske stanice na stanicu potomak u obliku kromosoma (1 molekula
DNA
1 kromosom – ali kromosom prije diobe sadrži 2 iste molekule DNA jer se DNA
udvostručila), kromosom je gusto pakirani oblik u kojem se molekula DNA nalazi za vrijeme
stanične diobe.
Temeljna građa, broj i vrsta kromosoma, kromosomske garniture
S obziroma na staničnu građu razlikujemo prokariotski i eukariotski kromosom.
o PROKARIOTSKI: kružna dvolančana molekula DNA. Takve kromosome imaju
bakterije, virusi i organeli eukariotske stanice (plastidi i mitohondriji).
o EUKARIOTSKI: štapićasta struktura koja se nalazi u jezgri i ima linearno
poredane gene, nastaje zgušnjavanjem tankih niti kromatina za vrijeme stanične
diobe. Izgrađen od DNA i proteina.
GRAĐA KROMOSOMA
1. Kromatida
2. Centromera (pričvrsnica)
3. Kraći krak
4. Duži krak
207
Razlika između genskog sustava bakterije i virusa i eukariota
VIRUSI – nemaju staničnu organizaciju, sadrže jednu molekulu nukelinske kiseline
(DNA ili RNA, jednolančana ili dvolančana, linearna ili kružna) koja im čini cijeli
genom – ona se nalazi unutar bjelančevinastog omotača, tj. kapside.
Virusi su obligatni paraziti, tj. nemaju vlastitu izmjenu tvari, niti se mogu sami
razmnožavati → ovise o živoj stanici koju napadaju (koriste njene mehanizme za
replikaciju DNA te transkripciju i translaciju).
BAKTERIJE – nositeljica genetičke upute jest kružna prstenasta molekula –
NUKLEOID (bakterijski kromosom). Uz bakterijski se kromosom u stanici mogu
a
208
nalaziti i plazmidi, male kružne molekule DNA – one su nezavisne samoreplicirajuće
čestice, sadrže mali broj gena, često važnih za bakterijsku otpornost na antibiotike i
druge funkcije koje nisu nužne za preživljavanje bakterije u normalnim uvjetima, ali
mogu omogućiti preživljavanje u promijenjenim, nepovoljnim uvjetima (npr. Fplazmid omogućuje izmjenu genetičkog materijala između bakterija
konjugacijom).
EUKARIOTI - genetski materijal je organiziran u KROMOSOM - svaki sadrži jednu
molekulu linearne DNA koja je povezana s HISTONIMA (proteini) – koji formiraju
KROMATIN – sadrži ponavljajuće jedinice – NUKLEOSOME.
Kada se stanica ne dijeli DNA i udruženi proteini pojavljuju se kao vlakanasta masa –
KROMATIN
d. Značenje mejoze i križanja za nasljeđivanje
Osnovna načela određivanja spola (u čovjeka i drugih sisavaca)
Čovjek u tjelesnim stanicama ima 46 kromosoma (2n=46): 22 para autosoma
(tjelesnih kromosoma) i jedan par spolnih kromosoma. Po spolnim se
kromosomima razlikuju kromosomski setovi muškarca i žene:
kariotip žene (nema Y
kromosoma)
ŽENE: 44+X+X
MUŠKARCI: 44+X+Y
kariotip muškarca
209
Nakon gametogeneze u ženke svaka jajna stanica sadrži jedan X kromosom –
homogametan spol
Nakon gametogeneze u mužjaka ½ spermija ima X kromosoma, a ½ ima Y
kromosoma (heterogametan spol). Ako jajnu stanicu oplodi spermij s X
kromosomom, iz novonastale zigote kromosomske garniture 44 +X+X razvit će se
jedninka ženskog spola. Ako jajnu stanicu oplodi kromosom s Y kromosomom,
zigota će imati kromosomsku garnituru oblika 44+X+Y pa će se razviti jednika
muškog spola.
Uzroci varijabilnosti ( = raznolikosti genotipa i fenotipa različitih organizama iste
vrste)
MUTACIJE – iznenadna promjena nasljedne tvari → mogu biti genske
(točkaste) i kromosomske.
GENSKE – događaju se unutar jednog gena → nastaju novi oblici alela.
Promjene u molekuli mogu nastati u tjelesnim stanicama (somatske
mutacije), ali i u gametama (germinativne mutacije). Somatske mutacije
nisu nasljedne → nisu nastale u gametama. Primjeri: bijeli pramen kose u
ljudi, šarolikost cvjetova i listova u nekih biljaka, ali se pretpostavlja da
maligne bolesti (tumori) započinju kao somatske mutacije. Geminativne su
mutacije nasljedne i utječu na gensku varijabilnost vrsta.
Mutacije mogu nastati SPONTANO (same od sebe), a mogu biti
INDUCIRANE (nastaje djelovanjem nekog čimbenika).
Molekularna osnova i spontanih i inuciranih mutacije je ista → nastaju zbog
grešaka u replikaciji DNA, tj. mogu nastati supstitucijom (zamjena jednog
nukleotida i njegova para u lancu), adicijom (umetanje jednog ili više
parova nukleotida), delecijom (gubitak jednog ili više parova nukleotida).
Kromosomske mutacije obuhvaćaju promjenu broja ili promjenu strukture
kromosoma (kromosomske aberacije)
Promjene broja kromosoma: Može zahvaćati sve kromosome u
kromosomskom setu (euploidija) ili pojedine kromosome (aneuploidija)
210
EUPLOIDIJA
MONOPLOIDI ILI HAPLOIDI
POLIPLOIDI
Imaju jedan set kromosoma(n).
Tri ili više setova korosoma:
Nastaju iz neoplođene jajne stanice i
triploid(3n), tetraploid(4n),
vrlo su rijetki u viših organizama. Npr. pentaploid(5n)...
mužjaci pčele, tj. trutovi su haploidi
Ograničeno na biljno carstvo
jer se razvijaju iz neoplođene jajne
Npr. kultivirani krumpir je tetraploid,
stanice
a kultivirana pšenica heskaploid.
Promjene strukture kromosoma (kromosomske aberacije)
Posljedica su loma kromosoma ili pogrešaka tokom krosingovera.
Kromosomske aberacije djelimo na delecije, duplikacije, inverzije i
translokacije
Kromosomske aberacije: a) delecija b)duplikacija c) inverzija d) translokacija
MODIFIKACIJE – nenaslijedne promjene nastale uslijed utjecaja okoliša. Nastaju najčešće
djelovanjem klimatskih utjecaja (temperatura, vlaga, svjetlost, nadmorska visina i dr.).
Pocrnjela koža na suncu je primjer privremene modifikacije.
211
REKOMBINACIJE – 3 su izvora odgovorna za genetičku raznolikost, a to su:
• nezavisna orijentacija i razilaženje kromosoma
• krosingover
• slučajna oplodnja
Rekombinacija se javlja i u bakterija (prokarioti) – to su procesi transformacije, konjugacije i
transdukcije.
KRIŽANJE – miješanje genskog materijala dvaju roditelja, još se naziva i hibridizacija.
Značenje nezavisnog razdvajanja homolognih kromosoma i krosingovera
U profazi I. prilikom sparivanja homolognih kromosoma u bivalente može doći do
izmjene genetičkog materijala (crossing-over = ukriženje) između nesestrinskih
kromatida, a u anafazi I. i II. svaki bivalent odnosno homologni kromosom razdvaja se
neovisno o ostalima (postoji slučajnost poput bacanja novčića na koji će pol stanice
otići majčin odnosno očev kromosom) – sve to doprinosi varijabilnosti, jer zbog tih
procesa gamete nisu identične stanici od koje su nastale niti međusobno, nego mogu
nastati razne kombinacije.
Dominantna i recesivna svojstva, roditeljska (parentalna) i generacija
potomaka (filijalna)
DOMINANTNA (PREVLADAVAJUĆA) SVOJSTVA: dolaze do izražaja u fenotipu ako
su prisutna u genotipu.
RECESIVNA (POTISNUTA) SVOJSTVA: dolaze do izražaja u fenotipu samo ako u
genotipu nisu prisutni odgovarajući dominantni aleli.
RODITELJSKA (PARENTALNA) LINIJA: P-generacija, to su jednike kojima
počinjemo križanje.
GENERACIJA POTOMAKA (FILIJALNA): F1-generacija (prva filijalna generacija), te
jedinke predstavljaju potomke. Ako potomke, odnosno jedinke F1-generacije križamo
212
međusobno ili se oni samooplode (grašak je samooplodna biljka, tj. u svakom se
cvijetu nalaze i muški i ženski rasplodni organi pa se redovito jajna stanica oplodi
peludom istog cvijeta), dobit ćemo drugu filijalnu generaciju, tj. F2-generaciju.
Alel, homozigotni i heterozigotni organizmi
Svaki gen u diploidnoj (tjelesnoj) stanici dolazi u paru, a nazivamo ih aleli. Aleli se
nalaze na oba homologna kromosoma. Točan položaj gena na kromosomu naziva se
lokus. Za svaku karakteristiku jednika nasljeđuje dva alela: jedan od oca, drugi od
majke. Jedinka koja nosi iste alele za određeno svojstvo jest homozigot (KK ili kk).
Jedinka koja nosi različite alele za neko svojstvo je hetrozigot (Kk ili kK).
Primjeri monohibridnog, dihibridnog i intermedijarnog križanja
MONOHIBRIDNO KRIŽANJE: Praćenje jednog svojstva križanjem
generacije F1. U ovom primjeru križamo visoku jedinku graška (AA) s
niskom jednikom graška (aa)
Kao rezultat monohibiridnog križanja javljaju se dominantni i recesivni oblici u
približnom omjeru 3:1
213
DIHIBRIDNO KRIŽANJE: križanje u kojemu istodobno pratimo nasljeđivanje dvaju
svojstava, primjerice oblika i boje sjemenke graške.
Npr. križamo grašak okruglih i žutih sjemenki (OOŽŽ) s graškom naboranih i zelenih
sjemenki (oožž) – dakle to jeP-generacija koju predstavljaju homozigoti za ove dvije
osobine. Očito je da aleli „O“ i„Ž“ predstavljaju dominantne alele, a„o“ i „ž“ recesivne.
214
Dihibridno križanje
Kao rezultat dihibridnog križanja javljaju se dominantni i recesivni oblici u približnom
omjeru 9:3:3:1. Ovdje Mendel uočava da se svojstva nasljeđuju neovisno jedno o
drugom.
INTERMEDIJARNO KRIŽANJE: Nasljeđivanje u kojemu nema dominacije i
recesivnosti, a može se prikazati na primjeru križanja biljke zijevalice crvenog (C1C1) i
bijelog cvijeta (C2C2). U generaciji F1 sve su jedinke bile ružičaste boje. U generaciji F2
križanjem ružičastih zijevalica (samooplodnja) fenotipski omjer iznosi 1(crvena
zijevalica) : 2(ružičaste zijevalice) : 1 (bijela zijevalica). Dakle, očekivali bi da se u F1
generaciji pojave crveni cvjetovi, ali to nije slučaj! Naime alel C1 nije dovoljan za
proizvodnju dovoljne količine crvenog pigmenta, pa su cvjetovi u F1 generaciji svjetliji
215
u usporedbi s roditeljom. Tu govorimo o NEPOTPUNOJ DOMINACIJI (alel C1 ne
dominira u potpunosti nad alelom C2)
Između pojedinih alela može postojati križanje s dominacijom (monohibridno
križanje), a mogu postojati i aleli bez dominacije (intermedijarno križanje).
Mendelovi zakoni u riješavanju različitih tipova zadataka križanja
Mendelovi zakoni:
• 1. Mendelov zakon ili zakon o jednoličnosti generacije F1 govori da
križanjem čiste linije jedinki, tj. homozigotnih roditelja (AA, aa) nastaju
potomci generacije F1 koji su međusobno jednaki. Dakle, ako križamo
niski grašak s niskim graškom, svi su potomci niski, ta je karakteristika
recesivna, a da bi bila vidljiva u fenotipu oba alela moraju biti recesivna
(aa)
216
• 2. Mendelov zakon ili zakon segregacije (odvajanja alela tijekom mejoze)
u generaciji F2. Omjeri pojedinih svojstava konstantni su. Kod
monohibridnog križanja s dominacijom promatra se jedno svojstvo koje
se nasljeđuje, s tim da jedna biljka nosi dva dominantna alela (AA), a
druga dva recesicna za isto svojstvo (aa). Križanjem će se u F1 generaciji
pojaviti samo dominantna karakteristika, dok će u F2 generaciji doći u
omjeru 3:1
• 3. Mendelov zakon ili zakon neovisnog nasljeđivanja govori da se
pojedina svojstva (nasljeđuju se odvojeno) prilikom križanja dviju jedinki
raspoređuju slučajno, bez vidljivih pravila. Zato kod dihibridnog križanja
imamo 16 mogućih kombinacija alela.
1. zadatak
Križanjem miševa crne boje dobiveno je deset crnih i tri bijela miša. Koje je svojstvo
dominantno, a koje je recesivno? Koji je genotip parentalne generacije?
Rješenje:
Iz omjera 10:3 što možemo svesti na približan omjer 3:1 proizlazi da je crna boja
dominantno svojstvo, a bijela recesivno. Isto tako, riječ je o monohibridnom križanju s
dominacijom
Genotip parentalne generacije jest Cc x Cc
P
gamete
F1
Cc
C
C
x
Cc
c
C
c
Cc
Cc
cc
Crni miševi
3
2. zadatak
Bijeli miš
:
1
217
U rajčice plod može biti crvene i žute boje. Križane su biljke sljedećih fenotipova
Roditelji
x
crveni
crveni
Potomci → svi crveni plod
Roditelji
crveni
x
žuti plod
Potomci → 33 (crveni plod) : 36 (žuti plod)
a) Koji je fenotip dominantan?
b) Koji su genotipovi roditelja i potomaka?
Rješenje:
Dominantna je crvena boja ploda!
U prvom primjeru gdje se križaju dvije rajčice crvenih plodova genotipi mogu biti
(dvije kombinacije):
CC x CC
CC x Cc
U drugom primjeru da bi dobili približni fenotipski omjer 1:1 roditelji trebaju biti
genotipa:
Cc x cc
3. zadatak
Kakvi će se genotipovi i fenotipovi pojaviti u potomstvu nakon križanja ružičaste i
bijele jedinke noćurka (isto kao i kod biljke zijevalice → intermedijarno križanje)?
4. zadatak
Križanjem visoke ljubičaste jedinke s niskom ljubičastom jedinkom dobiveno je 40
visokih ljubičastih i 40 niskih ljubičastih potomaka (boja se odnosi na boju cvijeta).
218
Prikaži križanje služeći se simbolima V, v, A, a i odredi moguće genotipove roditelja i
potomaka
Multipli aleli (primjeri)
Postoje slučajevi kada je veći broj alela odgovoran za jedno svojstvo – MULTIPLI
ALELI
Primjer je AB0 – sustav krvnih grupa. Tri alela na jednom genu (I) kontroliraju
naslijeđe:
IA, IB, I0. Aleli IA i IB su kodominantni, što znači da nema ni dominacije jednog
alela nad drugim ni intermedijarnog fenotipa, već do izražaja dolaze oba
dominantna alela. Krvnu grupu određujemo po antigenima koji se nalaze na
eritrocitima, tako osobe krvne grupe A imaju na eritrocitima antigen A. Osobe
krvne grupe B imaju antigen B, a osobe krvne grupe 0 na eritrocitima nemaju
antigena. Osobe krvne grupe AB na eritrocitima imaju i antigen A i antigen B
(jer su aleli IA i IB kodominantni). Istodobno, aleli IA i IB su dominantni u
odnosu na alel I0
KRVNA
GENOTIP
GRUPA
(FENOTIP)
homozigot
A
IAIA, IAI0
B
IBIB, IBI0
AB
IAIB
0
I0I0
heterozigot
1. zadatak
Ako otac ima krvnu grupu A, a majka krvnu grupu B, koje krvne grupe mogu
imati njihova djeca? Roditelji su za svojstvo krvne grupe heterozigoti.
Rješenje:
219
Budući da su heterozigoti genotipovi su im oblika:
IAI0
P
IA
gamete
F1
I0
IAIB
IAI0
IBIO
x
IB
I0
IBI0
I0I0
Dakle, bit će zastupljene sve krvne grupe (A, B, AB, O)
2. zadatak
Ako otac ima krvnu grupu AB, a majka krvnu grupu A, koje krvne grupe mogu
imati njihova djeca? Majka je za svojstvo krvne grupe homozigot.
e. Vrste promjena genotipa, uzroci i posljedice
Mutacije, primjeri mutacija, vrste mutacija
Vidi Uzroci varijablinosti
Uzroci mutacija
1.
Ionizirajuća zračenja – X-zračenje, zračenje iz svemira te različitih radioaktivnih
izvora → uzrokuju lomove molekula DNA ili lomove u drugim molekulama koje zatim
postaju reaktivne (slobodni radikali) i oštećuju DNA
2.
Neionizirajuća zračenja – UV-zračenja
3.
Kemijski mutageni – alkilirajući spojevi, analozi baza, akridinske boje, fenoli,
pesticidi, metali, azbestna vlakna i dr.
Učestalost korisnih i štetnih mutacija
Podrazumijevamo javljanje mutacije u uzroku stanica ili jedinki, a izražava se kao
broj mutacija na milijun gameta. Stopa mutacija varira od organizma do
organizma i od gena do gena. Spontane mutacije su rjeđe od induciranih, a
220
korisne su rjeđe od štetnih. Čimbenici koji utječu na stopu mutacije su: veličina
gena (što je gen veći, veća je mogućnost mutacije), genotip, temperatura,
starenje, mutageni. Općenito, svaka određena mutacija je jako rijetka, ali budući
da organizmi imaju jako puno gena, mutacije općenito su česta pojava.
Nasljedne bolesti uzrokovane genima smještenim na spolnim kromosomima
Spolni kromosomi određuju spol, no oni nose i druge gene. Nasljeđivanje tih
gena vezano je uz spol pa su to SPOLNO VEZANI GENI → njihovo je
nasljeđivanje različito od nasljeđivanja gena na autosomima (tjelesnim
kromosomima). Kada se govori o spolno vezanom nasljeđivanju, u prvom se
redu misli na nasljeđivanje X kromosoma (jer je X kromosom puno veći nego Y
kromosom, X kromosom ima puno više gena)
Npr. gen za sintezu crvenog ili zelenog pigmenta u osjetilnim stanicama
mrežnice nalazi se na kromosomu X (XD ili Xd). Da bi se kod žene očitovao
daltonizam (neraspoznavanje boja), oba njezina X kromosoma moraju nositi
recesivni alel (XdXd). Da bi bila zdrava može biti dominantni homozigot (XDXD)
ili heterozigot (XDXd) – jer ima alel XD za sintezu pigmenta. Muškarac će biti
zdrav samo ukoliko na X kromosomu ima dominantan alel (XDY), a muškarac
daltonist ima recesivni alel (XdY) → to je zato što na Y kromsomu nema alela za
sintezu pigmenta koji bi „prekrio“ recesivni alel Xd. Zato je daltonizam puno
češći u muškaraca nego u žena.
Isto se događa kod hemofilije (nemogućnost zgrušavanja krvi) i mišićne
distrofije (slabljenje i propadanje mišića), to su SPOLNO VEZANE BOLESTI.
1. zadatak
Daltonizam je spolno vezano recesivno svojstvo. Zdrava žena (nositeljica)
udaje se za muškarca daltonista.
a) Kakav je genotip majke tog muškarca?
b) Hoće li njihovo dijete biti daltonist?
Rješenje:
221
a) Ako je muškarac daltonist tada on na X kromosomu ima recesivni alel (XdY).
Majka je morala biti ili nositeljica (XDXd) ili bolesna (XdXd) → križajte s
zdravim, a zatim s bolesnim ocem. Dobit ćete uvijek bolesnog muškog
potomka!
b) Moguće potomstvo je:
gameta od majke
XD
Xd
XDXd zdrava
XdXd bolesna
gameta od oca ↓
Xd
žena nositeljica žena
Y
XDY zdrav
XdY bolestan
muškarac
muškarac
Dakle, njihovo dijete, bez obzira na spol, ima 50% šanse da bude daltonist.
Kromsomske aberacije u čovjeka
Downov sindrom spada u kromosomske aberacije, točnije to je primjer
aneuploidije (promjena broja kromosoma koja zahvaća pojedine kromosome
u setu) u čovjeka (vidi Uzroci varijabilnosti – mutacije), Downom sindrom
još se naziva i trisomija 21. kromosoma → javljaju se 3 kopije kromosoma 21
(2n+1). Fenotipski se javlja mentalna retardacija, mongoloidno smještene oči,
nizak rast, široka i kratka lubanja, zdepasti udovi, srčane mane i dr.
Uz Downov sindrom primjer je Turnerov sindrom. To je jedini primjer
monosomije kod koje čovjek preživljava. Kromosomska garnitura oboljele
osobe je 44+X0 (2n-1), riječ je dakle o ženskim osobama s jednim X
kromosomom, koje su spolno nezrele i sterilne
Povezanost mutacije i malignih oboljenja, rizični čimbenici i ponašanje
Somatske mutacije mogu uzrokovati tumore. Tumor nastaje zbog nekotrolirane
diobe stanica koja je posljedica poremećaja regulacije staničnog ciklusa. U svim
stanicama nalaze se onkogeni, a aktivni su samo tijekom embrionalnog razvoja.
222
Ukoliko se aktiviraju, dolazi do nekotrolirane diobe stanica. Geni supresori
inhibiraju staničnu diobu, no ako dođe do mutacije u supresorima, poremeti se
njihova funkcija te dolazi do nekotrolirane diobe stanica i njihove
transformacije u tumorske stanice.
Tumor je rezultat serije genetičkih događaja, mutacija u genima koji
kontroliraju stanični ciklus. Neke od tih mutacija su nasljedne, a neke nastaju
zbog oštećenja molekule DNA uslijed različitih tvari iz okoliša koje nazivamo
kancerogenima. Svi kancerogeni izazivaju mutacije pa ih zovemo i mutagenima
→ zračenja, pesticidi, duhanski dim, neki konzervansi i dr. Stoga treba
izbjegavati izloženost takvim tvarima.
f. Primjena genetike na različitim podružjima ljudske djelatnosti
Metode proučavanja nasljeđivanja u ljudi
Budući da nije moguće provoditi eksperimente križanja na ljudima, u genetici čovjeka
koriste se druge metode: proučavanje rodoslovlja i citogenetska istraživanja.
Rodoslovlje ili obiteljsko stablo grafički je prikaz nekoliko generacija rodbinskog
odnosa između predaka i potomaka. Koristi se za praćenje učestalosti nekih
dominantnih/recesivnih svojstava, nasljednih bolesti i nepravilnosti. Svojstva određena
jednim genom nasljeđuju se Mendelovim pravilima monohobridnog križanja i mogu se
pratiti rodoslovnim stablom.
Citogenetska istraživanja - analiza genetičke upute čovjeka općenito te pojedinaca
radi otkrivanja mogućih genetskih poremećaja
Nasljeđivanje hemofilije pomoću rodoslovlja
Zadatak:
Prikaži rodoslovlje obitelji kod koje 16. potomak treće generacije ima hemofiliju ako
se zna da su 14. i 15. potomak ženskog spola jednojajčani blizanci također bolesni.
Isto tako, zna se da su djedovi bili bolesni, a bake nositeljice recesivnog svojstva.
Rješenje:
223
1. Generacije se u rodoslovnom stablo označavaju rimskim brojevima (I, II, III, IV...)
2. Svakom se pojedincu pridaje redni broj počevši s 1 kojeg dajemo jedinki prve
generacije, pazeći da broj pridajemo s lijeva na desno (predstavnik prve generacije
koji se nalazi lijevo, ima broj 1)
3. Rodoslovlje koristi simboliku
muškarac
žena
oboljeli
oboljela
muškarac
žena
nositeljica
brak
Preminulo
Jednojajčani
dijete
blizanci
I. generaciju čine bake i djedovi, djedovi su bolesni (XhY), a bake nositeljice (X hXH)
Križanje bolesnog djeda i bake nositeljice:
Xh Y
P
Xh
gamete
Xh Xh
oboljela
žena
x
XhXH
Y
Xh
XH
Xh XH
Xh Y
XH Y
oboljeli
Zdrav
muškarac
muškarac
nositeljica
Dakle nastaju 4 potomka (oboljela žena, nosteljica, oboljeli muškarac, zdrav muškarac),
potpuno će iste potomke imati drugi baka i djed jer je i drugi djed bolestan, a i druga baka
nositeljica. Dakle, ovi potomci baka i djedova predstavljat će II. generaciju. Sada moramo
provjeriti križanjem kojih jedinki druge generacije ćemo dobiti oboljele jednojajčane blizance
i oboljelog muškog potomka.
224
To će biti ako križamo bolesnu ženu i bolesnog muškarca (križate na isti način kao i gore).
Točnije tada ćete dobiti sve bolesne potomke, tj. oboljele jednojajčane blizance i dva bolesna
muškarca.
1
4
3
2
I
II
5
6
13
9
8
7
14
10
15
11
12
16
III
Xh Y
Xh Xh
Xh Xh
Xh Y
Primjena DNA u tehnologiji
•
Proizvodnja velikih količina bjelančevina koje je teško dobiti na drugi način (hormon
rasta, inzulin, interferon, faktor zgrušavanja, cjepiva) – organizmi, najčešće bakterije
ili plijesni, genetski se modificiraju tako da ih proizvode i izlučuju.
•
Primjena u kartiranju humanog genoma, genska savjetovališta za planiranje
obitelji
•
Genska terapija – unošenje zdravog gena u pacijentove stanice koje su pogođene
bolešću uzrokovanom nedostatkom tog gena. Danas se primjenjuje na monogenskim
bolestima (cistična fibroza, hemofilija, srpasta anemija i dr.)
•
Trasngenični ili genetički modificirani organizmi (GMO) – BILJKE→ otporne na
razne nametnike, herbicide. ŽIVOTINJE → krupnije, meso bolje prehrambene
kvalitete (svinje, krave, kunići, ovce)
•
Industrija – proizvodnja bakterija za razgradnju toksičnog otpada, uzgoj algi u
marikulturi radi proizvodnje hrane i ostalih sastojaka, poboljšanje metoda u
proizvodnji hrane, genetski preinačeni kvasci koji celulozu mogu pretvarati u alkohol i
dr.
225
DODATNO: Zadaci iz genetike
1.
U istoj bolnici rođene su četiri bebe. Došlo je do zamjene njihovih identifikacijskih
brojeva. Svaka je beba imala drukčiju krvnu grupu (A, B, AB, 0). Krvne grupe
roditeljski parova su sljedeće
Anić
♂A
Papić♂
B
Babić♂0♀
Nikolić♂
♀B
♀0
0
AB
♀0
Koje dijete treba dobiti koji bračni par?
(Rj: Babići: dijete krvne grupe 0, Papići: dijete krvne grupe B, Anići: dijete krvne grupe AB,
Nikolići: dijete krvne grupe A)
2.
Jedna vrsta anemije u ljudi, talasemija, determinirana je Tm alelom. Homozigot
Tm Tm uzrokuje vrlo jak oblik anemije (talasemija major) dok je kod heterozigota
(Tm Tn) anemija izražena u blažem obliku (talasemija minor)
1. Kakav je genotip zdrave osobe?
2. Pod pretpostavkom da osobe koje boluju od od talasemije major umru prije
nastupanja spolne zrelosti, koji se postotak anemičnih osoba očekuje križanjem:
a) anemične i normalne osobe
b) anemične i anemične osobe
(Rj: 1. TnTn; a) 50%; b) 75%)
3. Uzgajivač miševa zapazio je da križanjem čistih linija miševa sa repom dugim
100mm i sa kratkim repom od 50 mm dobiva potomstvo dužine repa 75mm. Kako
bi biološki objasnio ovaj rezultat?
226
4. Djevojka čiji je otac imao hemofiliju udaje se za zdravog muškarca. Kolika je
mogućnost pojave hemofilije kod njihove djece? Hoće li ženski potomci bolovati
od hemofilije? Objasni.
(Rj.: vjerojatnost pojave hemofilije kod njihovih muških potomaka je 50%; ženski
potomci neće bolovati od hemofilije – imaju samo 50% šanse da budu nositeljice)
5. Križanjem jedinki graška visokog rasta i okrugle sjemenke sa jedinkama niskog
rasta i naborane sjemenke dobiveno sveukupno 384 potomaka. Koliko je broj
recesivnih homozigota?
(Rj: 24)
Simboli koje genetika koristi razrađeni su u katalogu (na kraju)
227
8 EVOLUCIJA
a. Osnovni pojmovi i etape kemijske i biološke evolucije
Definicija evolucije
Evolucija je znanost o postanku i razvoju života na Zemlji
Razlikovati kemijsku i biološku evoluciju
Kemijska evolucija → postanak prvih jednostavnih pa sve složenijih molekula na
novonastalom planetu (Zemlja) – preduvjet za biološku evoluciju
Biološka evolucija → tijek razvoja živih organizama (od prve prave stanice do
modernog čovjeka)
Miller-Ureyev pokus; objašnjenje kemijske evolucije
električno izbijanje
H2O, H2, CH4, NH3
izlaz vode
(hladilo)
ulaz vode
zagrijana voda
voda s organskim tvarima
Millerov pokus
228
Miller je u laboratoriju oponašao uvjete koji su vjerojatno vladali u prvobitnoj
atmosferi. Ta atmosfera je sadržavala H2O, H2, CH4, NH3, a znanstvenici su tijekom 7
dana električnim iskrenjem oponašali munje koje su sijevale u takvoj atmosferi.
Istodobno je sustav lagano zagrijavan pa je dolazilo do kondenzacije vodenih para
(kiša) i isparavanja iz tako nastalog „praoceana“ → analizom te otopine utvrdili su
postojanje organskih spojeva (među njima i aminokiselina) → ovaj se pokus smatra
potvrdom kemijske evolucije (dolazi do pojave prvih složenih kemijskih spojeva) –
preduvjet za biološku evoluciju (pojava prvih stanica)
Oparinov pokus; koacervatne kapljice
Koacervatne kapljice su nakupine polimernih molekulakoje se drže zajedno u malim
kapljicama okruženima tekućinom. Koacervati mogu nastati od proteina,
ugljikohidrata ili nukleinskih kiselina. Mogu rasti – pasivno koncentriraju tvari iz
okoliša, a kada dosegnu kritičnu masu podijele se. Ruski biokemičar A. Oparin prvi je
dobio koacervatne kapljice u pokusima → smatra se da su one prijelazni oblik između
organske materije i žive tvari
Postanak i procjena starosti Svemira, Sunčevog sustava i Zemlje
Svemir je imao svoj početak i prošao je tzv. kozmičku evoluciju → ona je započela tzv.
Velikim praskom prije oko 13 milijardi godina. Starost sunčevog sustava je oko 5 milijardi
godina. Zemlja je vjerojatno nastala spajanjem nekoliko manjih planeta koji su se oblikovali
od prašine i plinova prije 4.8 milijardi godina.
Protobionti
Probionti su kuglaste nakupine organskih makromolekula s dvoslojnom membranom. Smatra
se da je takav mogao biti prvi oblik života. Osobine probionta: probionti su "jednostanični"
(prostor obavijen membranom može se smatrati prvobitnom stanicom), "prokarioti" (nisu
unutrašnjim membranama podijeljeni na odjeljke – organele), heterotrofni (mogu kroz
membranu uzimati tvari iz okoliša, mogu sadržavati enzime koji razgradnjom nekih od tih
tvari oslobađaju energiju), anaerobni (opstaju u okolišu u kojem nema molekula kisika).
229
Filogenija je znanost (grana biologije) koja proučava evolucijske odnose između vrsta, prati
postanak živih bića od zajedničkoga pretka. Organizmi su se uglavnom razvijali od
jednostavnijih prema složenijima: prvo prokarioti pa eukarioti, jednostanični pa višestanični,
beskralješnjaci pa kralješnjaci, vodeni pa kopneni, poikilotermni (ribe, vodozemci, gmazovi)
pa homeotermni (sisavci, ptice), čovjek je jedna od najmlađih vrsta. Za detaljniji filogenijski
prikaz biološke evolucije vidi Geološke ere Zemljine prošlosti.
b. Dokazi evolucije
Dokazi evolucije i objašnjenje na primjerima
Dokazi iz biogeografije:
Biogeografija proučava raspored živih organizama na Zemlji. Geografska rasprostrajenost
upućuje na događanja u prošlosti. Npr. tigrove nalazimo samo u Aziji, lavove samo u Africi,
ljenjivce u Americi. Specifična je fauna Australije i Novog Zelanda (ti su se dijelovi rano
odvojili od ostalih) → bogata fauna tobolčara i jednootvora
Dokazi iz paleontologije
Paleontologija je znanost koja proučava fosilne ostatke živih bića na Zemlji (fosile) –
„opipljivi“ dokazi evolucije → ostaci nekad živućih organizama i njihovih aktivnosti (ljuske,
jaja, izmet, otisak stopala)
Fosili nastaju procesom fosilizacije koja se manifestira na više načina
• Okamenjivanje (petrifikacija) – zamjena organskih tvari anorganskim (CaCO3, SiO2)
• Pougljenjivanje (karbonizacija) – nepotpuna oksidacija tvari pod visokim tlakom. Tako
često nastaju fosili biljaka
• Bitumenizacija – biljni materijal prekrije voda, bez kisika
• Konzerviranje – očuvanje materijala pri visokim (mumificiranje) ili niskim
(smrzavanje) temperaturama
• Otiskivanje – nastanak otiska u stijeni
• Inkrustacija – na površini organskog ostatka se istaloži mineralna kora od aragonita,
kalcita ili kremena
230
Princip određivanja starosti fosila: najpouzdanija metoda je određivanje udjela
radioaktivnih izotopa u fosilu – npr. udio radioaktivnog izotopa ugljika 13C u ukupnoj
količini ugljika u organizmu u živih organizama je stalan jer ga stalno unose u sebe
prehranom (kruženje tvari u prirodi), no nakon uginuća organizam više ne unosi u
sebe 13C nego se taj izotop u njemu samo raspada, vrijeme poluraspada (vrijeme
potrebno da mu se količina smanji na polovicu početne količine) pojedinog
radioaktivnog izotopa je konstanta pa se određivanjem količine tog izotopa u fosilnom
uzorku (npr. udjela 13C u ukupnoj količini ugljika u uzorku) može odrediti koliko je
vremena proteklo od uginuća organizma
PRIJELAZNI OBLICI – vrste u razvoju. Imaju karakteristike pretpostavljenog pretka i potomka
te povezuju te dvije skupine. Prijelazni oblici omogućuju praćenje tijeka evolucije pojedinih
skupina npr. Arhaeopteryx – prijelazni oblik između gmazova i ptica.
ŽIVI FOSILI – vrste ili skupine organizama koje se nisu uopće ili su se vrlo malo mijenjale
tijekom milijuna godina. Životinjski predstavnici: resoperke, crvene pande, krokodili, indijska
lađica; biljni: ginko, neke paprtati, velvičija, cikade
RAZVOJNI NIZ – uzastopni prijelazni oblici →mogu se pratiti postpune promjene neke vrste ili
skupine organizama. Poznati su razvojni nazovi konja i slona. Razvojni niz barskog puža
ogrca: stariji oblici imaju glatku kućicu, a mlađu sve kvrgaviju
231
Razvojni niz barskog puža ogrca
Dokazi iz poredbene anatomije
Dokazi na osnovi organa istog podrijetla – potiču od zajedničkog pretka, tj. razvijaju se
djelovanjem istih gena. Organe različitih uloga, a istog podrijetla zovemo homologni organi
(prednji udovi kitovima služe za plivanje, a psima za hodanje)
Organi koji imaju istu funkciju, ali su različitog podrijetla zovemo analogni organi ( krila
kukaca i krila ptica: služe za letenje, ali nisu istog podrijetla)
Još su važni zakržljali (rudimentarni) organi – nemaju aktivnu ulogu, ali upućuju na srodnost
pojedinih vrsta (trtična kost – ostatak repa, crvuljak – upućuje na prehranu biljnom hranom,
dlake i mišići dlaka), javljaju se u svih pripadnika neke vrste. Atavizmi – pojavljivanje osobina
koje su svojstvene pretcima (npr. u ljudi prekobrojan broj zubi, abnormalna dlakavost,
razvijen (mekani) rep, prekobrojne mliječne žlijezde i dr.) samo kod nekih pripadnika neke
vrste
Dokazi iz poredbene embriologije
U vrlo ranima fazama embrionalnog razvoja gotovo pa i nema razlike u zamecima svih
skupina kralježnjaka → upućuje na podrijetlo od zajedničkog pretka
232
Faze embrionalnog razvoja
Dokazi iz molekularne biologije
Na osnovi sličnosti i razlika sljedova baza DNA može se ustvrditi srodnost organizama, tj.
kada je živio najmlađi zajednički predstavnik nekih dviju vrsta. Važno je odrediti i stopu
pojedinih mutacija i koje su to mutacije dovele do razlika među vrstama, a koje su dovele do
nastanka novih vrsta.
Geološke ere Zemljine prošlosti
(tablica ide od starijeg prema mlađem odozdo prema gore)
GEOLOŠKA RAZDOBLJA
značajni oblici
živih bića
eon
era
period
epoha
kenozoik
kvartar
holocen
pleistocen
tercijar
pliocen
prvi hominidi
(čovjek)
sisavci se naglo
razvijaju i
233
miocen
postaju
oligocen
dominantni
eocen
paleocen
mezozoik
kreda
izumiru mnoge
vrste; cvjetnice,
vrhunac
F
dinosaura
A
jura
N
širenje dinosaura
E
trijas
R
O
prve ptice,
prvi dinosauri i
sisavci
paleozoik
perm
izumiru trilobiti i
Z
mnoge druge
O
morske životinje
karbon
I
šire se insekti;
javljaju se prvi
K
gmazovi; velike
primitivne
drvenaste biljke
(prapapratnjače)
devon
silur
prvi vodozemci
prvi fosili
kopnenih biljaka
ordovcij
prve ribe
kambrij
prvi organizmi s
oklopom,
dominiraju
trilobiti
P
proterozoik
eukarioti i pred
R
kraj prvi
E
višestanični
234
K
organizmi
A
(beskralješnjaci)
M
B
arheozoik
prva pojava
R
života:
I
prokarioti;
J
jednostavna
jednostanična
bića i alge
*Eoni i epohe se neće ispitivati
Provodni fosili (amoniti, trilobiti)
PROVODNI FOSILI – značajni za točno određeno razdoblje
TRILOBITI – izumrli člankonošci - paleozoik
AMONITI – veliki glavonošci s kućicom - mezozoik
trilobiti
amoniti
Značajke resoperki i dvodihalica u evoluciji kopnenih kralježnjaka
Resoperke su ribe koštunjače koje prve pokazuju razvoj prema kopnenim
životinjama, kostur prsne peraje resoperke ima sličnosti s kosturom prednje noge
vodozemaca
235
Dvodihalice u normalnim uvjetima dišu škrgama, ali kada se okolišni uvjeti
pogoršaju (mala količina vode i kisika, suša) prelaze na disanje plućima (moguć
život na kopnu)
Usporedba brojnosti i raznolikosti današnjih gmazova sa svijetom gmazova u prošlosti
(mezozoik)
Gmazovi se se pojavili krajem paleozoika (karbon), ali kao era gmazova poznat je
mezozoik, tada su gmazovi naselili sve raspoložive biotope. Postojali su leteći,
kopneni i morska gmazovi. Pretpostavlja se da je njihova brojnost i raznolikost
danas značajno manja
Zajedničko podrijetlo ptica i gmazova na primjeru fosila praptice
Praptica je zapravo prijelazni oblik između ptica i gmazova. Od karakteristika
svojstvenih pticama imao je krila, kljun i perje, ali imao je i zube i kandže na
prednjim udovima i dugačak rep sastavljen od kralježaka, što su karakteristike
gmazova.
kandže na prednjim udovima
zubi
perje
dugačak
rep s
kralješcima
praptica
236
Postanak sisavaca
Prvi sisavci su se mogli razviti iz drevnih gmazova (zvjerogmazova) – oni su bili maleni
poput miša, a hodali su četveronoške. Prvi sisavci pojavili su se nešto prije nego praptice.
c. Osnovne postavke Darwinove selekcijske teorije evolucije te glavne
pokretačke sile evolucijskog procesa
Osnovne postavke darvinizma
• među jedinkama iste vrste postoje razlike (morfološke, fiziološke, u
ponašanju...
varijabilnost)
• obično se pri spolnom razmnožavanju pojavljuje veći broj potomaka nego što
ih može iz okoliša dobiti dovoljno životnih resursa (hrana, prostor...)
• među potomstvom nastaje nadmetanje, "borba za opstanak"
• opstaju oni koji su najpodobniji zahtjevima okoliša, oni mogu imati potomstvo
i prenijeti na njega svoje podobne osobine
prirodni odabir
• zaključak: gomilanjem sitnih nasljednih varijacija tijekom duljeg vremena
nastane velika promjena pa se pojavi nova vrsta (pripadnici srodnih populacija
više ne daju plodno potomstvo)
Temeljne sile evolucije: mutacije, genetički (genski) drift (skretanje), izolacija i prirodna
selekcija. Mutacije dovode do promjena u genomu pojedinih organizama koje mogu
uzrokovati promjene osobina tih organizama. Te promjene su nasljedne i mogu se održati i
proširiti u populaciji prirodnom selekcijom ako svojim nositeljima olakšavaju preživljavanje i
razmnožavanje u uvjetima okoliša (nositelji neke mutacije duže preživljavaju i imaju više
potomaka, od kojih mnogi također nose tu mutaciju) ili genetičkim driftom ako se od glavne
populacije odvoji manja populacija u kojoj slučajno većina ili svi nose neku mutaciju. Izolacija
237
neke populacije od ostalih pripadnika te vrste (tako da imaju potomstvo samo međusobno, a
ne s ostatkom izvorne vrste) tijekom puno generacija dovodi do nakupljanja sve više različitih
mutacija u izoliranoj populaciji, koja zbog toga postupno postane nova vrsta (više se ne može
dati plodno potomstvo parenjem s izvornom vrstom).
Genetički drift i izolacijski mehanizmi
GENETIČKI DRIFT
Događa se u malim populacijama u kojima se neki mutirani gen može održati ili
izgubiti suprotno pravilima selekcije. Genetičko skretanje (drift) dovodi do
neočekivanih i skokovitih promjena u učestalosti pojedinih alela. Genetički drift je čest
uslijed promjene okolišnih uvjeta, tj. zbog promjene okoliša može se dogoditi da aleli
koji nisu bili posebno „popularni“ najednom postanu izrazito povoljni te mogu
osigurati preživljavanje populacije ili čak vrste.
Na crtežu je prikazana populacija kornjača. Zelena boja određene je dominantnim alelom B, a crna
recesivnim alelom b. Ako ishodišnu populaciju (a) napuste jedinke koje ne sadrže alel B i utemelje novu
populaciju (b), u genskoj zalihi nove populacije neće biti alela B.
IZOLACIJSKI MEHANIZMI
Niz mehanizama kojima su vrste izolirane u procesu reprodukcije. Izolacijski
mehanizmi zaštićuju „genetički integritet“ vrste. Ona sprječavaju križanje raznih vrsta.
238
Izolacijske mehanizme djelimo na:
• Vanjski izolacijski mehanizmi (mehanizmi prije parenja) – oni mogu biti
ekološki (životinje preferiraju različita staništa prilikom parenja, npr. neke se
žabe vole pariti u dubokoj, a neke pak u plićoj vodi). Mogu biti morfološki (npr.
mužjak je jednostavno premalen ili preslab da bi mogao uhvatiti ženku prilikom
parenja, to može biti i različita struktura spolnih organa pojedinih vrsta –
kukci). Mogu biti etološki (parenje onemogućeno zbog različitog ponašanja)
• Unutarnji izolacijski mehanizmi (mehanizmi nakona parenja – kada prestanu
djelovati vanjski izolacijski mehanizmi, tada će unutarnji pokušati spriječiti
hibridizaciju – jaja i spermiji se jednostavno ne mogu spariti (dviju različitih
vrsta), hibridi ugibaju prije zrelosti, hibridi su sterilni
Konvergentna i divergentna evolucija
KONVERGENTNA EVOLUCIJA
Pojava da pripadnici nesrodnih vrsta u istim uvjetima okoliša stječu slične prilagodbe
(analogne organe) – npr. morski pas (riba) i dupin (sisavac): oblik tijela, peraje
DIVERGENTNA EVOLUCIJA
Razvoj nekoliko različitih vrsta iz jedne – npr. Darwin je na otočju Galapagos otkrio
mnogo vrsta zeba koje su se razvile iz zajedničkog pretka koji je doletio s kopna, a
razlikuju se oblikom kljuna ovisno o ishrani (kukci, sjemenke, nektar...)
Alopatrijska i simpatrijska specijacija
SPECIJACIJA – proces nastajanja novih vrsta
ALOPATRIJSKA SPECIJACIJA
Događa se kod populacija koje se ne miješaju jer ih razdvaja neka prirodna barijera (rijeka,
planina). S vremenom genetske promjene u prostornu izoliranih populacija jedne vrste sve su
veće pa dolazi i do reproduktivne izolacije → u tom slučaju kažemo da je nastala nova vrsta.
239
U svakoj odvojenoj populaciji mutacijama i rekombinacijima javljaju se nove osobine nastaju nove vrste
SIMPATRIJSKA SPECIJACIJA
Populacije čiji se životni prostori preklapaju, ali među njima nema kontakta → zbog različitog
ponašanja ili vremena sazrijevanja gonada, npr. u nekih Drosophila (vinskih mušica) koje žive
na istom području, zbog različite frekvencije zvuka, nema parenja između dviju populacija →
hibridi su rijetki. U biljaka simpatrijske specijacije nastaju polipolidijom, npr. križanjem su u
prirodi (ili djelovanjem čovjeka u začecima poljoprivrede) nastale tetraploidne pa
heksaploidne vrste pšenice koje nisu mogle dati potomstvo s roditeljskim diploidnim vrstama,
ali daju potomstvo same sa sobom.
geografska barijera
alopatrijska specijacija
simpatrijska specijacija
240
Usporedba Lamarckove i Darwinove teroije evolucije
Lamarckova teorija evolucije prethodi Darwinovoj. Razlikuje se od nje po tome što je
Lamarck smatrao (pogrešno) da se organi razvijaju ili kržljaju zbog intenzivne ili
nedostatne upotrebe te se takve stečene promjene prenose na potomstvo (npr. da su
žirafe stekle dugi vrat jer su ga kroz mnogo generacija istezale kako bi dosegle lišće), i
da se tako vrste samo usavršavaju, a nove vrste ne nastaju iz postojećih nego uvijek
iznova iz nežive tvari. Darwin shvaća da su sva živa bića na Zemlji u dubokoj
srodstvenoj povezanosti → sve biljke i životinje potekle su od nekog prvog oblika
života. Darwin će, isto kao i Lamarc, tvrditi da je okoliš promjenjiv, ali ne i da mu se
organizmi moraju prilagoditi, nego kaže da će oni koji su najpodobniji zahtjevima
okoliša ostati, a ostali nestati – prirodni odabir.
Prirodna i umjetna selekcija (odabir)
Selekcija u evoluciji je pojava da samo neki pripadnici vrste preživljavaju do
reproduktivne dobi i imaju potomstvo. O tome koji pripadnici, s kojim genima, imaju
potomstvo, ovise geni i osobine potomstva a time i daljnja evolucija vrste. U cijeloj
biološkoj evoluciji odvija se prirodna selekcija – najčešće preživljavaju i imaju
najbrojnije potomstvo organizmi koji su najbolje prilagođeni uvjetima okoliša i (u
viših organizama) najprivlačniji spolnim partnerima, a oni slabo prilagođeni češće
umiru bez potomstva pa se time vrste postupno mijenjaju. Čovjek od početka uzgoja
domaćih životinja i biljaka vrši umjetnu selekciju – sadi sjeme najpogodnijih
primjeraka biljaka (veći, ukusniji, zdraviji plodovi...) i omogućava parenje
najpogodnijih primjeraka životinja (više mlijeka, ukusnije meso, pouzdaniji psi
čuvari...). Na taj način nastale su i nastaju razne podvrste (sorte, pasmine...) željenih
osobina.
Sukcesivna evolucija
Sukcesivna evolucija označava kolebanja u sastavu gena, tj. male nasljedne
promjene u genofondu (zaliha gena) neke populacije → iz naraštaja u naraštaj
dolazi do kolebanja omjera homozigotnih i heterozigotnih jedinki. Ovim tipom
evolucije ne nastaju nove vrste, nego samo nestabilni genotipovi. Ipak na duže
vrijeme može doći do značajne fenotipske razlike
241
d. Evolucija čovjeka
Primati
Rod čovjeka (Homo) ubraja se u razred sisavaca (Mammalia). Primati su red
razreda sisavaca.
Dokazi da čovjek potječe od izumrlih primata: sličnost u građi tijela, dokazi iz
paleontologije, dokazi molekularne biologije (čimpanze su genetski i po nekim
bjelančevinama sličniji ljudima nego drugim primatima)
Najvažnije pojave u evoluciji čovjeka: razvoj mozga (povećanje veličine i složenosti
velikog mozga), govora (mogućnost međusobne komunikacije složenih ideja
omogućio razvoj ljudskog društva), kulture, izrade oruđa i oružja.
Etape u razvoju čovjeka
ETAPA
Australopitek
OSOBINE
Prije 4 milijuna godina, hodali uspravno
(Australopithecus africanus), volumen
mozga kao viši majmuni, nepce izduženo
kao u majmuna, zdjelica široka i plosnata,
nisu izrađivali oružje, ali su ga
upotrebljavali
Homo habilis
Izrađuje oružje, počinje se razvijati govor
Homo erectus
Viši od 1.50 metra, posve uspravni, bolje
izrađuje oružje, grade nastambe, veliki
mozak usporedive veličine s današnjim,
neke primitivne karakteristike (nisko čelo,
jaki nadočni lukovi, masivne lubanje)
Neandertalac
Izrađuje oruđe, upotrebljava vatru, mrtve
sahranjiva uz posebne obrede
Kromanjonac
Današnji čovjek njegov je neposredni
242
potomak; izrađuje finije oruđe (kamen,
kosti, slonovača), oruđa i crteži pronađeni
u pećinama; kromanjnca odjevenog u
modernu odjeću ne bi mogli prepoznati
Nastanak rasa
Na različitim krajevima svijeta zasebno su se razvile genotipski i fenotipski djelomično
različite populacije ljudi ovisno o klimatskim uvjetima, ne zna se kad su se točno
odvojile od zajedničkog pretka, nisu različite vrste (vjerojatno čak ni prave podvrste),
među njima je u svim razdobljima bilo razmjene gena. Ne postoji biološka osnova
koja bi upućivala da su ljudi različitih rasa različito vrijedni – rasizam nije biološki
opravdan. Među ljudima s različitih krajeva svijeta koje smatramo pripadnicima iste
rase mogu postojati i veće biološke razlike nego među onima koje smatramo
pripadnicima različitih rasa.
Sličnosti i razlike između hominida i čovjekolikih majmuna
Čovjekoliki majmuni,
majmuni, opice ili hominoidi, dijele se na dvije porodice: Hylobatidae i
Hominidae (Hominidi) → orangutani, čimpanze, gorile i čovjek. Hominidi su veći,
nemaju rep, većinom su arborealne, tj. kreću se po krošnjama drveća, svežderi.
Hylobatidae također nemaju rep, no znatno su manji od hominiti, isključivo su
arborealni, uglavnom
uglavno m svežderi, a imaju istu zubnu formula kao hominidi.
243
EKOLOGIJA
a. Osnovni ekološki pojmovi i njihovi međuodnosi
Ekologija je znanost o međusobnim ovisnostima i utjecajima živih bića i njihovog okoliša
Osnovni ekološki pojmovi
Populacija je skupina jedinki iste vrste koje žive na istom prostoru i međusobno se
razmnožavaju – npr. svi mungosi na jednom otoku koji se mogu međusobno pariti (a
ne mogu se pariti s mungosima s drugih, predalekih otoka niti sa psima na istom
otoku)
Životna zajednica = biocenoza (biotička komponenta ekosustava) je skup populacija
živih organizama na određenom prostoru (staništu) – npr. jezerska biocenoza (sve
biljke i životinje itd. u jednom jezeru), bentoska biocenoza (sve biljke i životinje itd.
koje žive na dnu i pri dnu u nekom dijelu mora)
Stanište = biotop je prostor (dio nežive prirode) s određenim skupom nebioloških
ekoloških uvjeta (fizikalnih i kemijskih), na kojem živi neka jedinka, populacija ili
životna zajednica – npr. morsko dno u plićaku oko jednog otoka
Ekosustav je skup životne zajednice i njenog staništa – npr. jezerski ekosustav =
jezerska biocenoza zajedno sa samom vodom i dnom jezera i slojem zraka nad
njegovom površinom
– vodeni ekosustavi: jezerski, riječni, morski (bentoski, pučinski),
podzemnovodeni...
– kopneni ekosustavi: šumski, travnati, polupustinjski, pustinjski...
ekosustav = životna zajednica + stanište
Biom je skup ekosustava koji čine cjelinu na dijelu Zemlje
Biomi se dijele i nazivaju prema klimazonalnoj zajednici na kopnu: tundra,
tajga, travnjak, pustinja, šume umjerenog pojasa, mediteranska vegetacija,
tropske vlažne šume...
Biosfera je prostor na Zemlji naseljen živim bićima
Dijelovi biosfere su: hidrosfera (voda), litosfera (stijene i tlo), atmosfera (zrak)
244
populacija
populacija
populacija
životna zajednica (biocenoza)
stanište (biotop)
ekosustav
ekosustav
biom
biom
ekosustav
biom
biosfera
hidrosfera
litosfera
atmosfera
Ekološka niša je položaj neke vrste (ili populacije, jedinke itd.) u ekosustavu, način na
koji ona živi i ostvaruje svoje životne potrebe, uloga u prometu tvari i energije
(pojednostavljeno je definirana samo kao položaj vrste u hranidbenoj mreži, ali puna
definicija uključuje sve životne aspekte). Može se definirati i kao skup svih ekoloških
valencija neke vrste.
Primjer: djetlić se hrani kukcima iz kore drveta, gnijezdi se u rupi koju pritom
izdubi, živi samo u određenom rasponu temperatura, nadmorskih visina...
Biljna zajednica (fitocenoza) je skup populacija biljnih organizama na određenom prostoru
(dio biocenoze koji čine samo biljke) – npr. svo drveće i nisko raslinje u nekoj šumi
Životinjska zajednica (zoocenoza) je skup populacija životinjskih organizama na određenom
prostoru (dio biocenoze koji čine samo životinje) – npr. sve ribe, vodozemci, puževi, kukci
itd. u nekom jezeru
Fauna je skup svih životinjskih vrsta nekog područja (sistematski pojam)
Flora je skup svih biljnih vrsta nekog područja (sistematski pojam)
Vegetacija je skup svih biljnih zajednica (fitocenoza) nekog područja (ekološki pojam)
245
Areal ili područje rasprostranjenosti (određene vrste ili druge sistematske kategorije ili
životne zajednice) je skup svih staništa na kojima ta vrsta itd. živi
Endem je vrsta (ili druga sistematska kategorija) koja naseljava samo malo, ograničeno
područje – npr. u dijelovima Hrvatske biljke dubrovačka zečina, hrvatska sibireja,
velebitska degenija; vodozemac čovječja ribica
dubrovačka zečina
hrvatska sibireja
velebitska degenija
čovječja ribica
Kozmopolit je vrsta (ili druga sistematska kategorija) koja naseljava vrlo široki raspon
staništa. Kozmopolit ima vrlo široku ekološku valenciju – može živjeti u raznolikim
životnim uvjetima. Primjeri kozmopolita: lišajevi, lisica, maslačak
Ekološki minimum je donja granica intenziteta jednog ekološkog čimbenika (npr.
temperatura, vlažnost, svjetlost) pri kojoj je još moguća egzistencija određene organske
vrste – npr. 0°C je ekološki minimum temperature za slatkovodne organizme jer se
ispod te temperature voda smrzne pa oni ne mogu preživjeti
Ekološki maksimum je gornja granica intenziteta jednog ekološkog čimbenika pri
kojoj je još moguća egzistencija određene organske vrste – npr. maksimalna
koncentracija iona nekog teškog metala u vodi pri kojoj neka vodena vrsta može
opstajati u toj vodi
246
Ekološki optimum je stupanj intenziteta jednog ekološkog čimbenika pri kojemu je
njegovo djelovanje na određenu organsku vrstu najpovoljnije – npr. bakterije koje žive
u ljudskim crijevima najbrže se množe na ljudskoj tjelesnoj temperaturi (36–37°C)
Ekološka valencija je amplituda kolebanja jednog ekološkog čimbenika u čijim je
granicama moguć opstanak određene vrste (skup svih vrijednosti između ekološkog
minimuma i ekološkog maksimuma za taj čimbenik)
b. Odnosi između živih bića i abiotičkih čimbenika okoliša
Glavni abiotički čimbenici su:
– temperatura
– voda i vlaga
– svjetlo
Poikilotermne životinje su životinje s nestalnom tjelesnom temperaturom (tjelesna
temperatura ovisi o temperaturi okoliša): beskralješnjaci, ribe, vodozemci, gmazovi. Biljke i
gljive su poikilotermne, kao i prokarioti.
Homeotermne životinje su životinje sa stalnom tjelesnom temperaturom (održavaju stalnu
tjelesnu temperaturu djelovanjem metabolizma bez znatnog utjecaja temperature okoliša):
ptice, sisavci.
Prednosti homeotermnih u odnosu na poikilotermne životinje: veća rasprostranjenost na
Zemlji (homeotermne životinje mogu živjeti pri nižim temperaturama jer mogu održavati
svoju tjelesnu temperaturu iznad temperature okoliša, dovoljno visoko za odvijanje
247
metabolizma, npr. polarni medvjedi i sl. u polarnim područjima), bolje podnošenje sezonskih
klimatskih promjena, npr. mogućnost prezimljavanja u umjerenim područjima bez prekida
aktivnosti i zavlačenja u skrovita mjesta (npr. ptice stanarice kao što su kod nas vrabac i
golub)
Važnost temperature za odvijanje životnih procesa u organizmima: većina
enzima nužnih za metaboličke procese aktivni su samo u uskom temperaturnom
rasponu pa se ako se temperatura unutar organizma previše snizi ili povisi životni
procesi ne mogu odvijati i organizmi ugibaju
Primjeri prilagodbi stablašica umjerenog područja na preživljavanje hladnog
razdoblja godine: odbacivanje listova (listopadno drveće), preživljavanje u
podzemnim organima (trajnice = dvo– i višegodišnje zeljaste biljke) ili u obliku
sjemenke (jednogodišnje biljke)
Prilagodbe homeotermnih životinja na sezonsku promjenu temperature u
okolišu:
– mitarenje (ptice – gube dio perja) / linjanje (sisavci – gube dio dlaka) – u
proljeće kad temperature postaju više
– zimski san – mirovanje tijekom najhladnijeg dijela godine (usporavanje
metabolizma radi štednje energije)
Prilagodbe biljaka na količinu vode i vlage u staništu:
– biljke vlažnih staništa – npr. žabnjak – veliki listovi, vrlo tanke epiderme,
mnogo puči, puči često izbočene
– biljke sušnih staništa – npr. kaktusi, agave – mali, dlakavi, kožasti listovi ili
bodlje umjesto lišća, pohrana pričuvne vode u zadebljaloj nadzemnoj stabljici
(biljke koje imaju takvu stabljiku nazivaju se sukulenti) ili u podzemnom dijelu
(primjeri podzemnih stabljika: lukovica, gomolj), puči u udubinama
Prilagodbe kopnenih životinja za život na kopnu:
– organi za disanje kisika iz zraka (kukci – uzdušnice, kopneni kralježnjaci –
pluća)
– zaštita površine tijela od isušivanja (kukci – hitinska kutikula, kopneni
kralježnjaci – koža)
– organi za kretanje po tlu (i zraku) (noge, krila)
Prilagodbe životinja različitim svjetlosnim uvjetima u okolišu:
248
– dnevne (diuralne) životinje – aktivne danju – npr. gušterice, većina ptica – dobro
razvijen dnevni vid, mehanizmi za hlađenje tijela ako žive u vrućim područjima
– noćne (nokturalne) životinje – aktivne noću – npr. šišmiš, sova – imaju oči posebno
osjetljive na svjetlo (često vrlo velike), vide u infracrvenom području i/ili imaju
osobito razvijena druga osjetila a ne vid
– životinje koje mogu biti aktivne i danju i noću – npr. voluharica, mačka – oči koje se
mogu prilagoditi i velikoj i maloj osvjetljenosti (veliki raspon regulacije veličine
zjenice)
* životinje aktivne samo u sumrak/zoru – npr. srna
– životinje koje žive u prostorima do kojih ne dopire svjetlo (morske dubine, spilje) –
npr. čovječja ribica – slijepe, neobojene, razvijena druga osjetila (njuh, sluh)
c. Odnosi između živih bića u biocenozi (biotički čimbenici)
Glavni biotički čimbenici = odnosi između živih bića
– odnosi razmnožavanja – između jedinki iste vrste
– simbioza – odnos između jedinki različitih vrsta iz kojeg obje vrste crpe korist (ili
jedna crpi korist, a nijedna ne trpi štetu)
simbioza: leptir oprašuje cvijet pri čemu se hrani nektarom iz njega
– nametništvo – odnos nametnika i domaćina (domadara)
249
nametništvo: trakavica živi parazitski u probavilu sisavaca
– predatorstvo – odnos grabežljivca i plijena
predatorstvo: zmija lovi i jede male glodavce
Kako odnosi između jedinki različitih vrsta utječu na brojnost/ gustoću
populacija u biocenozi: kretanje brojnosti grabežljivca s određenim zakašnjenjem
prati kretanje brojnosti plijena (jer povećanje brojnosti plijena omogućuje povećano
razmnožavanje grabežljivca, odnosno smanjenje brojnosti plijena smanjuje
razmnožavanje grabežljivca)
Mimikrija je pojava da organizmi oblikom, bojom itd. nalikuju na druge žive ili nežive
stvari. Primjeri mimikrije: bogomoljka (grančica), leptir letilist (list)
250
bogomoljka
letilist
Prilagodbe grabežljivaca:
– ptica grabljivica (jastreb): razvijen vid osobito za određene obrasce boja i oblika
(plijen), kljun, pandže
– zvijer (vuk): razvijen njuh osobito za miris plijena, lovi u čoporu, zubi
Prilagodbe plijena za zaštitu od grabežljivaca:
– sisavci biljojedi (zec, srna): razvijena osjetila (vid, njuh, sluh), brzo kretanje, život u
skupinama, zaštitna obojenost (stapanje s okolišem), nepotpuno spavanje
Načini izražavanja gustoće populacije
– brojem (ili masom – biomasom) jedinki na jedinici površine (ili volumena u
vodenim ekosustavima)
– brojkama od 1 (rijetka vrsta) do 5 (vrlo brojna vrsta)
Kako odnosi između jedinki iste vrste utječu na brojnost/ gustoću populacije –
reproduktivni potencijal (sposobnost razmnožavanja) i kompeticija (nadmetanje za hranu,
životni prostor i sl.): na jednom staništu može živjeti samo ograničeni broj jedinki neke vrste
(koliki je taj broj, ovisi o raspoloživoj hrani i drugim uvjetima staništa)
251
d. Glavne osobine biocenoza i ekosustava
Razlike u osobinama vodenih i kopnenih ekosustava:
– u vodenim ekosustavima život se prostire kroz sve slojeve (od dna do površine)
zbog velike gustoće vode
– u vodenim ekosustava manje su temperaturne promjene zbog velikog toplinskog
kapaciteta vode
– u vodenim ekosustavima s dubinom vrlo brzo raste tlak
Bentos čine svi vodeni organizmi pričvršćeni za podlogu ili načinom života vezani uz podlogu
(dno)
– dijele se prema stupnju pokretljivosti:
– pričvršćeni za podlogu (npr. alge, koralji, spužve)
– slabo pokretni (ježinci, trpovi, neki školjkaši – npr. periska)
– s velikim radijusom kretanja (pridnene vrste riba – zubatac, cipal i sl.)
Nekton čine svi slobodnoplivajući organizmi
– primjeri: srdela, morski pas, dupin
Plankton čine svi slobodnolebdeći vodeni organizmi (ne pokreću se vlastitim snagama
plivanjem, nego ih nosi gibanje vode), većina planktona su vrlo sitni organizmi
Značenje planktona u vodenim ekosustavima: fitoplankton vrši oko 90% sveukupne
fotosinteze na Zemlji, plankton je hrana za veće organizme (npr. kitovi)
Fitoplankton je autotrofni ("biljni") plankton
Zooplankton je heterotrofni ("životinjski") plankton
Glavni čimbenici koji utječu na raspored organizama (biocenoza) u moru:
osvjetljenost (prozirnost), gustoća morske vode, slanost, sastav (hranjivost) morske
vode, temperatura, izmjena plime i oseke
U osvijetljenom sloju u vodenim (morskim) ekosustavima (maksimalno do 200 m
dubine) žive autotrofni (fotosintetski) organizmi (proizvođači), a na većim dubinama u
neosvijetljenom sloju mogu živjeti samo heterotrofni (i kemoautotrofni)
Šumske biocenoze (osobito tropske vlažne šume) su najsloženiji (najveća raznolikost vrsta) i
organskom proizvodnjom najbogatiji (najveći intenzitet fotosinteze među kopnenim
biocenozama) tip kopnenih biocenoza
Slojanje (vertikalni raspored vrsta) u šumskoj biocenozi
252
visoko drveće
srednje visoko drveće
nisko drveće
grmolika vegetacija
zeljaste biljke
tlo – organski ostaci (ponajviše otpalo lišće)
– tropske šume imaju najviše slojeva
Sukcesija je niz promjena biocenoza na nekom staništu u određenom vremenskom
razdoblju. Primjeri sukcesija su: zaraštavanje jezera (prirodni proces, ali unos fosfata
i nitrata iz umjetnih gnojiva i sl. može ga prekomjerno ubrzati; povećava se količina
organskih tvari u vodi, raste sve više algi i vodenih biljaka, čijim odumiranjem nastaje
tlo, jezero postaje pliće i naposlijetku nestaje), obnavljanje šume nakon požara
(postupno izrasta prvo nisko raslinje pa grmlje pa drveće)
Sukcesije nastaju prirodno, ali često i djelovanjem čovjeka (krčenje šuma,
melioracija, požari, zagađenje voda...)
Sezonske promjene u biocenozi u skladu s klimatskim promjenama
– jesen/zima (zahlađenje) – gubitak klorofila (zelene boje) i odumiranje te opadanje
lišća s drveća, ugibanje jednogodišnjih biljaka i nadzemnih dijelova višegodišnjih
zeljastih biljaka
– proljeće/ljeto (zatopljenje) – pupanje, listanje, cvjetanje, klijanje
Glavni tipovi (kopnenih) bioma i klimatske prilike područja na kojima se prostiru:
– tundra – polarna klima
– tajga – šume četinjača – hladna kontinentalna klima
– šuma umjerenog pojasa – vazdazelene i kontinentalne – umjerena kontinentalna
klima
– mediteranska vegetacija – u suhim ili polusuhim primorskim područjima umjerenog
pojasa (mediteranska klima)
– travnjak – travnjaci umjerenog pojasa (stepa, prerija, pampa) i tropskog pojasa
(savana)
– tropska kišna šuma – topla i vlažna tropska (ekvatorijalna) klima
– pustinja – u područjima s vrlo malom količinom padalina (vlage) u svim klimatskim
pojasevima (tople i hladne pustinje)
253
Horizontalni (ovisno o geografskoj širini; na visini 0–100 m nad morem) raspored biljnog
pokrova ovisno o klimatskim prilikama (od polova prema ekvatoru): ledenjaci (bez biljnog
pokrova), tundre (mahovine, lišajevi), tajge (crnogorične šume), listopadne šume umjerenog
pojasa (odnosno stepe, polupustinje, pustinje – ovisno o vlažnosti) i primorske vazdazelene
šume, oko ekvatora tropske vlažne šume (prašume)
Vertikalni (ovisno o nadmorskoj visini; u umjerenom pojasu, npr. Hrvatska) raspored
biljnog pokrova ovisno o klimatskim prilikama (odozdo prema gore): travnjaci, hrastove
šume, bukove šume, miješane šume bukve i jele , pretplaninske bukove šume, planinske
šikare, planinski bor (krivulj), planinski travnjaci (pašnjaci), zona vječnog snijega i leda (bez
biljnog pokrova)
e. Odnosi ishrane u biocenozi, kruženje tvari i protjecanje energije u
ekosustavu
Proizvođači su svi autotrofni organizmi (prvenstveno zelene biljke) koji proizvode organsku
tvar koristeći Sunčevu energiju (fotosintezom)
Potrošači su heterotrofni organizmi koji se hrane proizvođačima ili drugim potrošačima i
koriste dio tako dobivene energije za svoje metaboličke procese (ta energija u obliku topline
napušta ekosustav)
Glavni tipovi potrošača: biljojedi (primarni potrošači), mesojedi i svejedi
Razlagači su saprofiti koji razgrađuju tijela uginulih organizama – tako vraćaju hranjive tvari u
ciklus, čime omogućuju rast i razvoj proizvođača. Razlagači su prvenstveno bakterije.
Prehrambena piramida s obzirom na broj i biomasu te količinu energije na pojedinoj
prehrambenoj razini: na nižim razinama (proizvođači pa primarni potrošači...) veći je broj
organizama, biomasa i količina energije
254
tercijarni potrošači
sekundarni potrošači
primarni potrošači
broj organizama,
proizvođači
biomasa, količina
energije...
Kruženje tvari: autotrofni organizmi, heterotrofni organizmi – primarni potrošači, sekundarni
potrošači, tercijarni potrošači, razlagači
255
primarni
proizvođači
potrošači
(autotrofni)
sekundarni
potrošači
razlagači
tercijarni
potrošači
Protjecanje energije: autotrofi vežu dio Sunčeve energije u organske molekule, na svakom se
stupnju dio energije "gubi", pretvara u toplinu (troši za životne procese organizama)
sunce
primarni
proizvođači
potrošači
(autotrofni)
sekundarni
potrošači
razlagači
tercijarni
potrošači
256
– analizirati ulogu i ovisnost pojedinih članova hranidbenih lanaca na konkretnim
primjerima (treba znati prepoznati "tko koga jede" tj. u zadanom hranidbenom lancu
tko su proizvođači, primarni potrošači... razlagači)
Biogeokemijski ciklus ugljika (ne treba znati shemu/sliku napamet nego ju treba znati
objasniti)
CO2
disanje
disanje
fotosinteza
zelene
(autotrofne)
biljke
ishrana životinja
uginuli
organizmi
bakterije (saprofiti)
životinje
(heterotrofni
organizmi)
257
Hranidbena mreža – skup svih isprepletenih hranidbenih lanaca u nekom ekosustavu
Primarnu organsku proizvodnju čine proizvođači (autotrofni)
Sekundarnu organsku proizvodnju čine potrošači (heterotrofni)
f. Štetni utjecaji čovjeka na biosferu i mjere kojima se štetni utjecaji mogu
smanjiti (održivi razvoj u Republici Hrvatskoj i u svijetu)
Štetno djelovanje čovjeka na biosferu: krčenje šuma, isušivanje močvara, regulacija
vodotoka, gradnja naselja, industrijskih zona, povećavanje prometa i širenje prometne mreže
te onečišćenje vode, zraka i tla – ugrožava staništa živih organizama i/ili izravno njihovo
zdravlje i život
Posljedice krčenja šuma: erozija (degradacija) tla (gubi plodnost), izumiranje biljnih
i životinjskih vrsta, poremećaj regulacije kolebanja temperature, vlažnosti i vjetra (sve
to doprinosi širenju pustinja)
Posljedice isušavanja močvara (melioracije): izumiranje vodenih biljaka i životinja,
drastična promjena ekosustava
Posljedice onečišćenja voda: izumiranje biljnih i životinjskih vrsta (ne samo onih u
vodi), opasnost za čovjeka (uzročnici zaraznih bolesti, kancerogene tvari)
Potreba pročišćavanja otpadnih voda
Prirodne vode (osobito tekućice) imaju veliku sposobnost samopročišćavanja
(autopurifikacije), ali nedovoljnu da bi se samim tim poništio utjecaj čovjeka
(industrije), pa je industrijske i komunalne otpadne vode potrebno prije ispuštanja u
258
vodotoke propustiti kroz uređaje za pročišćavanje (mehaničko (fizikalno), kemijsko i
biološko) jer nepročišćene otpadne vode sadrže tvari (otrove, teške metale, infektivne
organizme...) koje štete živim organizmima.
Izvori onečišćavanja zraka: plinovi (sumporov dioksid, dušikovi oksidi, ugljikov
monoksid, ozon, amonijak, ugljikovodici, sumporovodik, halogenovodici, freoni) i
krute čestice (teški metali, čađa). Izvori onečišćavanja zraka su prirodni (vulkanske
erupcije, požari) i antropogeni (spaljivanje fosilnih goriva, industrija).
Pojava efekta staklenika: ugljikov dioksid (i još neki plinovi) u atmosferi sprečava da
toplinsko zračenje odlazi sa Zemlje u svemir tj. reflektira ga natrag na Zemlju – prirodni efekt
staklenika omogućuje život na Zemlji (bez njega bi bilo mnogo prehladno), ali razvojem
industrije naglije se povećao udio CO2 i drugih "stakleničkih plinova" u atmosferi te stoga i
prosječna temperatura na Zemlji, što uzrokuje podizanje razine mora (otapanje ledenjaka),
narušava prirodnu ravnotežu i štetno je za organizme jer se odvija puno brže nego što bi se
vrste mogle evolucijski prilagoditi
Onečišćenje zraka koje uzrokuje pojavu kiselih kiša: industrijski plinovi koji otapanjem u
vodi tvore kiseline (sumporov dioksid, dušikovi oksidi, klorovodik
sumporna, dušična i
klorovodična kiselina)
Štetne posljedice kiselih kiša: usporavaju rast drveća, uzrokuju ugibanje vodenih
organizama, lišajeva i nekih biljaka (četinjače), povećavaju zagađenje teškim metalima
Značenje ozonskog sloja u atmosferi: apsorbira najveći dio ultraljubičastog zračenja koje
dopire iz svemira (ponajviše sa Sunca) i štetno je za zdravlje (npr. u čovjeka i drugih sisavaca
uzrokuje rak kože i sivu mrenu oka)
Onečišćenje zraka koje uzrokuje nastajanje ozonskih rupa (područja na kojima je ozonski
sloj znatno prorijeđen):
– let nadzvučnih zrakoplova
– halogenirani ugljikovodici (freoni)
– detonacija nuklearnog oružja
Glavni načini onečišćavanja tla i njihove posljedice:
– gnojenje
promjene u kemijskom sastavu i kiselosti tla
– pesticidi
akumulacija otrovnih tvari u živim organizmima
– teški metali (iz industrije i otpada)
–||–
259
Ugrožene biljne i životinjske vrste te ekosustav u cjelini treba štititi zakonom jer većina
ljudi neće na to samovoljno paziti nauštrb profita i udobnosti. Ugrožene vrste treba štititi
kako bi se sačuvala bioraznolikost (danas je ugrožen jako velik broj vrsta) i prirodna
ravnoteža (ispražnjene ekološke niše zbog izumiranja mogu narušiti ravnotežu tj. negativno
utjecati na druge vrste koje su s tom vrstom u međuodnosima). Odnosi u ekosustavu tako su
sveobuhvatni i složeni da uvijek treba štititi ekosustav u cjelini, tako je hrvatskim zakonom o
zaštiti prirode propisano da se zaštita prirode provodi na 100% površine Republike Hrvatske.
Izvori hrane (npr. plodno tlo), pitke vode, energije (npr. fosilna goriva) i sirovina (npr.
metala) na Zemlji su ograničeni (neće ih biti dovoljno za sve ako ljudi bude još više – za sada
su nedostaci uzrokovani samo time što nisu pravilno raspoređeni), pa stoga u novije doba
nagli rast ljudske populacije i urbanizacija sve više ugrožavaju budućnost ljudske i drugih
vrsta
– nagli rast ljudske populacije – vidi utjecaji na brojnost ljudske populacije
– urbanizacija – porast gradova i povećanje udjela gradskog stanovništva – gradovi su
ovisni o unosu sirovina izvana (prehrambeni proizvodi, materijal za izgradnju,
električna energija...) i veliki izvor onečišćenja (otpada) pa lokalno i globalno
opterećuju kruženje tvari i energije te nepovoljno utječu na biosferu
Važnost zamjene fosilnih izvora energije alternativnim (vjetar, solarna energija
i sl.): fosilna goriva (ugljen, nafta, zemni plin) su neobnovljivi izvori energije (nastaju
vrlo dugotrajnim procesima u Zemljinoj kori pa kad ih čovječanstvo jednom iscrpi, više
ih u ljudskim razmjerima neće biti) a potrebna su i za druge industrijske potrebe (npr.
proizvodnja plastike iz nafte) i stoga predragocjena za izgaranje koje nije niti osobito
energetski učinkovito, te njihovim izgaranjem nastaju štetni plinovi i čađa koji
zagađuju okoliš (učinak staklenika, kisele kiše), zato treba raditi na unapređivanju
tehnologija i širenju upotrebe alternativnih, prvenstveno obnovljivih izvora energije
(vjetar, Sunce, gibanja vode, biogoriva...)
Ekonomska i ekološka važnost izdvajanja sekundarnih sirovina iz otpada
(papir, staklo, metal, tekstil): takve se sirovine onda mogu ponovo iskoristiti
(reciklirati) za daljnju proizvodnju što smanjuje troškove (ekonomska važnost) i
potrebu za uzimanjem primarnih sirovina (drvo, voda, rude...) iz prirode te onečišćenje
pri proizvodnji (ekološka važnost)
260
Zaštita voda i zraka je globalni problem jer su kruženjem vode i gibanjem zračnih
struja sve svjetske vode odnosno svi dijelovi zračnog omotača povezani, onečišćenje se
tako može daleko proširiti
Nacionalni parkovi Hrvatske: Plitvička jezera, Paklenica, Risnjak, Mljet, Kornati,
Brijuni, Krka, Sjeverni Velebit
Parkovi prirode u Hrvatskoj: Telaščica, Velebit, Kopački rit, Vransko jezero, Žumberak
i Samoborsko gorje, Biokovo, Lonjsko polje, Papuk, Učka, Lastovsko otočje, zapadni dio
Medvednice
Primjeri zakonom zaštićenih biljaka u Hrvatskoj: visibaba, ciklama, velebitska degenija,
dubrovačka zečina)
Primjeri zakonom zaštićenih životinja u Hrvatskoj: vuk, vidra, sredozemna medvjedica,
ptice grabljivice i močvarice
sredozemna medvjedica
Posljedice unošenja stranih vrsta: strane vrste mogu se prekomjerno razmnožiti (jer u
novom okolišu nemaju prirodnih neprijatelja – predatora i parazita) i narušiti prirodnu
ravnotežu na štetu autohtonih vrsta – primjeri: mungos na Mljetu (početkom 20. st. doveden
iz Indije kao prirodni neprijatelj zmija (poskoka), ali proširio se i na druge otoke i kopno te se
prehranjuje i drugim životinjama i biljkama), kaulerpa u Jadranu (vidi zelene alge)
261
mungos
kaulerpa
Održivi razvoj je razvoj ljudskog društva uz što manji negativni utjecaj na prirodu
Akumuliranje štetnih tvari u lancima ishrane: organizmi na nižim stupnjevima
hranidbenog lanca (biljke, plankton, kukci...) u sebe prehranom unose manje količine štetnih
tvari (teških metala, pesticida) i preživljavaju bez znatnih posljedica, a viši organizmi (sisavci,
ptice) hraneći se njima nakupljaju u sebi veće količine tih tvari, što uzrokuje teške posljedice
(neplodnost, smrt)
Prednosti ekološke proizvodnje hrane: ako se u uzgoju biljaka ne koriste umjetna gnojiva i
pesticidi, izbjegava se njihov štetan utjecaj na okoliš (vidi agrokemijske metode); ako se u
uzgoju životinja ne koriste preventivne doze antibiotika, smanjuje se širenje bakterija otpornih
na antibiotike
Tehnološka voda = voda koja je prošla kroz industrijske ili druge procese u ljudskoj
djelatnosti te stoga više nije dovoljne kakvoće za ljudsku prehranu (piće, kuhanje), ali je
dovoljne kakvoće za neke druge svrhe, npr. daljnju upotrebu u industriji, pranje ulica... –
važno je za te svrhe kad je to moguće upotrebljavati tehnološku umjesto pitke vode kako bi se
ograničene količine pitke vode sačuvale za one svrhe za koje je nužna
Suvremene metode u poljoprivredi i njihovi nedostaci:
– monokultura (uzgoj samo jedne biljne vrste na određenoj poljoprivrednoj površini)
– tako uzgajane biljke osjetljivije su na štetnike (kukce, gljivice) i epidemije bolesti pa
je potrebno koristiti više pesticida i žetva može biti manja, tlo se iscrpljuje od nekih
sastojaka pa je potrebno koristiti više umjetnih gnojiva
262
– agrotehničke metode (upotreba strojeva u poljoprivredi) – strojevi troše naftu
(neobnovljivo fosilno gorivo) koja se može i izlijati u okoliš (pri nesrećama) pa ga
zagaditi
– agrokemijske metode: umjetna gnojiva (mogu uzrokovati prekomjerno gomilanje
nekih mineralnih tvari u tlu, uključujući i teške metale, mogu nepovoljno utjecati na
pH tla, mogu dospjeti u vodotoke i uzrokovati pretjerano bujanje vodenog bilja),
pesticidi (tvari koje ubijaju štetnike, npr. herbicidi ubijaju biljke–korov, insekticidi
kukce – nisu selektivni, nego ubijaju i neutralne ili korisne vrste, smanjuju
bioraznolikost)
Djelovanje čovjeka (onečišćenje, krčenje šuma, isušivanje voda, potapanje dolina za
akumulacijska jezera hidroelektrana...) uzrokuje smanjenje brojnosti i izumiranje mnogih
biljnih i životinjskih vrsta, ali djelovanje čovjeka može uzrokovati i (prekomjerno) povećanje
brojnosti neke vrste (npr. unošenje stranih vrsta)
„Crvene knjige biljnih i životinjskih vrsta” su popisi ugroženih i rijetkih vrsta neke skupine
(npr. sisavci) na nekom području (npr. u Hrvatskoj), sadrže sve podatke o tim vrstama (opis i
fotografija, rasprostranjenost, uzroci ugroženosti, postojeće i predložene mjere zaštite). Važne
su kao stručna podloga za omogućavanje zakonske zaštite ugroženih vrsta
Važno je uspostavljati i poštivati međunarodne ugovore o zaštiti prirode i okoliša jer
onečišćenje ne poznaje državne granice, zagađivanje i neodgovorno iskorištavanje prirode u
jednoj državi može imati dalekosežne posljedice u susjednima pa i u udaljenima (vidi: zaštita
vode i zraka je globalni problem)
Utjecaji na brojnost ljudske populacije:
Poboljšanje zdravstvene zaštite zbog napretka u medicini i povećanje proizvodnje hrane zbog
mehanizacije u poljoprivredi doveli su do naglog porasta brojnosti čovječanstva u zadnja dva
stoljeća (a osobito od tzv. zelene revolucije 1960–ih – početak upotrebe suvremenih
poljoprivrednih metoda). U novije vrijeme u većini razvijenih država populacija održava
podjednaku brojnost ili postupno pada (zbog modernog stila života koji smanjuje natalitet), ali
u mnogim nerazvijenim i siromašnim državama populacija prekomjerno raste sve brže tako da
ukupna ljudska populacija još uvijek naglo raste. Čovjek je jedina živa vrsta na Zemlji na čiju
brojnost u velikom dijelu staništa više ne utječu prvenstveno okolnosti u njegovom živom i
neživom okolišu (prirodne (ne)pogodnosti, grabežljivci/plijen) nego više odnosi unutar
vlastite vrste (razmnožavanje, ratovi...).
263
Kretanje svjetske populacije
Milijarde
ukupna svjetska populacija
zemlje u razvoju
razvijene zemlje
Prije izgradnje proizvodnih, prometnih i drugih objekata (tvornice, ceste, naselja...) potrebno
je izraditi ekološku studiju – istraživanje mogućih utjecaja tog objekta (samog procesa
izgradnje i njegove kasnije funkcije) na ekosustav, kako bi se pri izgradnji i upotrebi objekta
uzele u obzir mjere kojima se nepovoljni utjecaji što više smanjuju (ugradnja uređaja za
pročišćavanje otpadne vode, ograđivanje cesta kako divljač ne bi istrčavala na njih, sječa
samo onoliko šume koliko je nužno...) ili u slučaju prevelike neotklonjive ekološke opasnosti
od izgradnje odustalo
264
9 NEKI PREPORUČENI POKUSI
a. Dokazivanje prisutnosti škroba
CILJEVI POKUSA:
-
utvrditi dvije vrste škroba (asimilacijski i rezervni) u biljkama
utvrditi prisutnost škroba u namirnicama
objasniti da se škrob dokazuje Lugolovom otopinom u namirnicama
uočiti promjenu boje
opisati nastanak škroba u biljkama
MATERIJAL I PRIBOR:
Šećer, riža, sjemenka graha, gomolj krumpira, tjestenina, kruh, komadić margarina, Lugolova
otopina, kapaljka, Petrijeve zdjelice
POSTUPAK:
Navedeni materijal rasporedite na poklopcu Petrijeve zdjelice, kapnite nekoliko kapi
Lugolove otopine. Reakciju označite znakom (-) ako se boja ne promijeni, a znakom (+) ako se
pojavi druga boja.
REZULTAT:
Unesite (-) ili (+) ovisno o promjeni boje
šećer
-
riža
+
sjemenka graha
+
gomolj krumpira
+
tjestenina
+
kruh
+
margarin
-
PITANJA:
1. Koje od navedenih tvari sadrže škrob? Po čemu ste to zaključili?
Škrob sadrže riža, sjemenka graha, gomolj krumpira, tjestenina i kruh. To se zaključuje po
promjeni boje Lugolove otopine (otopine joda i kalijeva jodida) iz žutosmeđe u tamnoplavu.
265
b. Dokazivanje koagulacije bjelančevina
CILJ POKUSA:
-
utvrditi koji su uzroci zgrušavanja ili koagulacije bjelančevina u mlijeku i bjelanjku
povezati koagulaciju s denaturacijom bjelančevina
MATERIJAL I PRIBOR:
Epruveta, drvena štipaljka, 2 satna stakla, kapaljka, stakleni štapić, plamenik, bjelanjak,
mlijeko, razrijeđena octena kiselina (ocat) (ili limunov sok).
POSTUPAK:
1. Na jedno satno staklo stavite malo mlijeka, a na drugo malo bjelanjka. Zatim na oba
kapnite nekoliko kapi octene kiseline i promješajte staklenim štapićem.
2. U epruvetu stavite malo bjelanjka zagrijavajte ga držeći epruvetu štipaljkom iznad
plamena. To ponovite i s miljekom.
PITANJA:
1. Što se dogodilo s mlijekom i bjelanjkom djelovanjem kiseline, a što djelovanjem
visokih temperatura?
U oba slučaja dogodila se koagulacija (denaturacija) bjelančevina.
2. Kako nazivamo bjelančevine iz mlijeka?
Najzastupljenija bjelančevina u mlijeku je kazein (po funkciji emulgator – omogućuje
stabilnost emulzije vode i masti od koje se mlijeko sastoji).
3. Zašto je mlijeko visokovrijedna namirnica? Koji mineral sadrži mlijeko?
Jer sadrži važne bjelančevine, masti, mliječni šećer, vitamine i minerale. Ponajviše
kalcij.
4. Što može dovesti do denaturacije bjelančevina?
Jake kiseline i lužine, ioni teških metala, visoke temperature, neka organska otapala i
drugi otrovi, mehanički rad ("tučenje" bjelanka).
266
c. Mikroskopsko promatranje plastida
Mikroskopsko promatranje leukoplasta
CILJ POKUSA:
-
Promatrati leukoplaste u biljnom materijalu, opisati njihov oblik i nacrtati ih
Navesti biljne dijelove u kojima se nalaze leukoplasti
Pronaći i opisati amiloplaste
MATERIJAL I PRIBOR:
Gomolj krumpira, Lugolova otopina, alkohol, pokrovna i predmetna stakalca, mikroskop,
britvica
POSTUPAK:
S krumpirova gomolja odstružite periderm tamne boje i od staničja koje se nalazi ispod njega
načinite tanke prereze. Osim nježnih leukoplasta, opažaju se mala zrnca škroba, a katkad i
kristaloidi bjelančevina u obliku kocke.
Slika: škrobna zrnca (neobojena i obojena Lugolovom otopinom)
267
PITANJA:
1. Mogu li leukoplasti prelaziti u druge plastide? U kojim uvjetima?
Leukoplasti mogu prelaziti u druge plastide, npr. u kloroplaste kad su stanice u kojima
se nalaze izložene sunčevoj svjetlosti (ozelenjavanje gomolja krumpira).
2. Gdje se stvaraju škrobna zrnca?
U plastidima (u kloroplastima fotosintezom nastaje glukoza, koja se polimerizira u
škrob najviše u amiloplastima).
268
Mikroskopsko promatranje kromoplasta
CILJ POKUSA:
-
Promatrati kromoplaste u biljnom materijalu, opisati njihov oblik i nacrtati ih
Navesti biljne dijelove u kojima se nalaze kromoplasti
Navesti bojila u kromoplastima
MATERIJAL I PRIBOR:
Plod rajčice i plod ruže (ili korijen mrkve ili cvat ili cvijet ljekovitog maslačka), britvica,
pokrovna i predmetna stakalca, mikroskop
POSTUPAK:
Izrežite komadić ploda zrele rajčice, ogulite joj koru, zgnječite je i malo zgnječene mase
razmutite u kapljici vode na predmetnom stakalcu. Poklopite pokrovnicom i mikroskopirajte.
Načinite sličan preparat s plodom ruže.
PITANJA:
1. Mikroskopski usporedi kromoplaste u plodu rajčice i plodu ruže.
Kromoplasti u plodu rajčice i šipku ruže razlikuju se oblikom: kod rajčice su okrugli, a
kod šipka različita nepravilna oblika.
269
2. Mogu li kromoplasti prelaziti u druge plastide? U kojim uvjetima?
Kromoplasti mogu prelaziti u druge plastide, npr. u kloroplaste pri izloženosti
sunčevom svjetlu (ozelenjavanje dijela korijena mrkve koji viri iz zemlje).
270
Mikroskopsko promatranje kloroplasta
CILJ POKUSA:
-
Promatrati kloroplaste u biljnom materijalu, opisati njihov oblik i nacrtati ih
Navesti biljne dijelove u kojima se nalaze kloroplasti
Navesti bojila u kloroplastima
MATERIJAL I PRIBOR:
Mahovina, neka alga (Spirogira) ili bilo koji zeleni dio biljke (npr. vrlo mladi list šparoge),
britvica, pinceta, kapaljka, pokrovna i predmetna stakalca, mikroskop
POSTUPAK:
S bilo kojeg dijela neke zelene biljke napravite tanki prerez, stavite ga u kap vode na
predmetno stakalce, poklopite pokrovnim stakalcem i mikroskopirajte pod malim i srednjim
povećanjem.
PITANJA:
1. Usporedite izgled i građu kloroplasta pod svjetlosnim i elektronskim mikroskopom.
Pod svjetlosnim mikroskopom vide se cijeli kloroplasti kao zelene kuglice u
stanicama, a pod elektronskim mikroskopom vidi se unutrašnja struktura
(ultrastruktura) kloroplasta.
271
kloroplasti pod svjetlosnim mikroskopom
kloroplasti pod elektronskim mikroskopom
2. Koje stanice imaju kloroplaste?
Kloroplaste imaju stanice (zelenih biljaka i algi) u kojima se odvija fotosinteza, a to su
stanice svih zelenih dijelova biljke. Najviše kloroplasta imaju stanice na gornjoj
površini listova.
3. Mogu li kloroplasti prelaziti u druge plastide?
Kloroplasti mogu prelaziti u druge plastide, npr. u kromoplaste pri sazrijevanju
plodova (djelovanjem biljnih hormona kao što je etilen) ili u leukoplaste pri
nedovoljnoj izloženosti sunčevoj svjetlosti.
272
4. Zašto se kloroplasti mogu samoumnažati?
Jer sadrže vlastitu DNA (nukleoid). Smatra se da su evolucijski nastali endosimbiozom
iz samostalnih prokariotskih autotrofnih (fotosintetskih) organizama.
273
d. Dokazi osmoze u biljnoj stanici
CILJ POKUSA:
-
usporediti osmozu i difuziju
objasniti osmozu na temelju pokusa s mrkvom
utvrditi promjene u različitim koncentracijama otopina
MATERIJAL I PRIBOR:
korijen mrkve, nož, čaša, sol
POSTUPAK:
Izdubite korijen mrkve. Pažljivo stavite korijen u posudu (čašu) s vodom tako da pri
postavljanju pokusa voda ne uđe u udubinu. Udubinu ispunite solju. Očitajte rezultate nakon
pola sata.
PITANJA:
1. Što se dogodilo u udubini korijena mrkve?
Sol se otopila i udubina se ispunila vodom.
2. Zašto mrkva gubi čvrstoću?
Zbog izlaska vode iz stanica smanjuje se turgorski tlak u njima.
274

"Medicinska revolucija - matične stanice i regenerativna

BIOLOGIJA

- Dr. Karriem Ali Sažetak predavanja

Radio FM - RSG Radio

13 Ova kemikalija se nalazi u brojnom voću i povrću

skripte – genetika

"BIOSOL" - poljopromet.hr

Limfomi - Medicinar