Notatki z biologii - Matura Poziom Rozszerzony PDF

NOTATKI Z BIOLOGII Matura. Poziom rozszerzony Aneta Porębska edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony Spis treści: 1. Badania biolog...

NOTATKI Z BIOLOGII Matura. Poziom rozszerzony Aneta Porębska edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony Spis treści: 1. Badania biologiczne...................................................................................................................... 6 2. Obserwacje mikroskopowe.......................................................................................................... 8 3. Składniki nieorganiczne organizmów......................................................................................... 10 4. Węglowodany............................................................................................................................ 15 5. Lipidy.......................................................................................................................................... 20 6. Białka.......................................................................................................................................... 23 7. Kwasy nukleinowe..................................................................................................................... 27 8. Przestrzenna organizacja komórki............................................................................................. 29 9. Błony biologiczne....................................................................................................................... 32 10. Jądro komórkowe...................................................................................................................... 36 11. Składniki cytoplazmy................................................................................................................. 38 12. Składniki cytoplazmy otoczone dwiema błonami..................................................................... 42 13. Pozostałe składniki komórki. Połączenia między komórkami................................................... 44 14. Podziały komórkowe................................................................................................................. 47 15. Klasyfikowanie organizmów...................................................................................................... 52 16. Wirusy........................................................................................................................................ 54 17. Bakterie..................................................................................................................................... 61 18. Protisty...................................................................................................................................... 68 19. Grzyby i porosty......................................................................................................................... 75 20. Rośliny pierwotnie wodne......................................................................................................... 79 21. Główne kierunki rozwoju roślin lądowych................................................................................ 80 22. Tkanki roślinne.......................................................................................................................... 81 23. Budowa i funkcje korzenia........................................................................................................ 85 24. Budowa i funkcje łodygi............................................................................................................ 88 25. Budowa i funkcje liści................................................................................................................ 91 26. Mszaki........................................................................................................................................ 94 27. Paprotniki.................................................................................................................................. 97 28. Nagozalążkowe.......................................................................................................................... 99 29. Okrytozalążkowe..................................................................................................................... 102 30. Transport w roślinie................................................................................................................. 104 31. Wzrost i rozwój okrytonasiennych.......................................................................................... 107 32. Regulatory wzrostu i rozwoju roślin........................................................................................ 109 1 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony 33. Reakcje roślin na bodźce......................................................................................................... 111 34. Kryteria klasyfikacji zwierząt................................................................................................... 112 35. Gąbki........................................................................................................................................ 114 36. Tkanki zwierzęce...................................................................................................................... 116 37. Parzydełkowce......................................................................................................................... 122 38. Płazińce.................................................................................................................................... 124 39. Nicienie.................................................................................................................................... 126 40. Pierścienice.............................................................................................................................. 128 41. Stawonogi................................................................................................................................ 130 42. Mięczaki................................................................................................................................... 134 43. Szkarłupnie.............................................................................................................................. 136 44. Charakterystyka strunowców.................................................................................................. 137 45. Cechy charakterystyczne kręgowców..................................................................................... 139 46. Ryby......................................................................................................................................... 141 47. Płazy......................................................................................................................................... 145 48. Gady......................................................................................................................................... 148 49. Ptaki......................................................................................................................................... 151 50. Ssaki......................................................................................................................................... 153 51. Powłoki ciała............................................................................................................................ 156 52. Ruch zwierząt.......................................................................................................................... 159 53. Odżywianie się zwierząt.......................................................................................................... 161 54. Wymiana gazowa u zwierząt................................................................................................... 164 55. Transport u zwierząt................................................................................................................ 166 56. Reagowanie zwierząt na bodźce............................................................................................. 168 57. Osmoregulacja i wydalanie...................................................................................................... 170 58. Rozmnażanie i rozwój zwierząt............................................................................................... 173 59. Kierunki przemian metabolicznych......................................................................................... 177 60. Enzymy..................................................................................................................................... 179 61. Fotosynteza............................................................................................................................. 182 62. Czynniki wpływające na intensywność fotosyntezy................................................................ 187 63. Chemosynteza......................................................................................................................... 188 64. Oddychanie tlenowe............................................................................................................... 189 65. Procesy beztlenowego uzyskiwania energii............................................................................ 192 66. Inne procesy metaboliczne...................................................................................................... 193 67. Organizm człowieka................................................................................................................. 194 68. Budowa i funkcje skóry............................................................................................................ 196 2 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony 69. Choroby i higiena skóry........................................................................................................... 199 70. Budowa i funkcje szkieletu...................................................................................................... 201 71. Rodzaje połączeń kości............................................................................................................ 202 72. Elementy szkieletu................................................................................................................... 203 73. Budowa i funkcjonowanie układu mięśniowego..................................................................... 205 74. Choroby i higiena aparatu ruchu............................................................................................. 208 75. Składniki pokarmowe.............................................................................................................. 211 76. Witaminy................................................................................................................................. 213 77. Woda i składniki mineralne w organizmie.............................................................................. 219 78. Budowa i funkcje układu pokarmowego................................................................................. 220 79. Higiena i choroby układu pokarmowego................................................................................. 223 80. Budowa i funkcjonowanie układu oddechowego................................................................... 227 81. Wentylacja i wymiana gazowa................................................................................................ 229 82. Zaburzenia funkcjonowania układu oddechowego................................................................. 232 83. Skład i funkcje krwi.................................................................................................................. 236 84. Budowa i funkcje układu krwionośnego................................................................................. 239 85. Serce........................................................................................................................................ 241 86. Układ limfatyczny.................................................................................................................... 243 87. Choroby układu krążenia......................................................................................................... 245 88. Budowa i funkcjonowanie układu odpornościowego............................................................. 247 89. Zaburzenia funkcjonowania układu odpornościowego........................................................... 252 90. Budowa i funkcjonowanie układu wydalniczego.................................................................... 254 91. Choroby układu wydalniczego................................................................................................. 257 92. Budowa i funkcje układu nerwowego..................................................................................... 259 93. Ośrodkowy układ nerwowy..................................................................................................... 262 94. Układ limbiczny....................................................................................................................... 266 95. Obwodowy układ nerwowy..................................................................................................... 267 96. Autonomiczny układ nerwowy................................................................................................ 270 97. Higiena i choroby układu nerwowego..................................................................................... 272 98. Budowa i działanie narządu wzroku........................................................................................ 276 99. Ucho........................................................................................................................................ 280 100. Narządy smaku oraz węchu..................................................................................................... 282 101. Budowa i funkcje układu hormonalnego................................................................................. 283 102. Regulacja wydzielania hormonów........................................................................................... 286 103. Męskie narządy rozrodcze....................................................................................................... 288 104. Żeńskie narządy rozrodcze...................................................................................................... 291 3 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony 105. Rozwój człowieka.................................................................................................................... 295 106. Choroby i higiena układu rozrodczego.................................................................................... 300 107. Choroby zakaźne i pasożytnicze.............................................................................................. 303 108. Choroby nowotworowe........................................................................................................... 307 109. Uzależnienia............................................................................................................................ 309 110. Budowa i rola kwasów nukleinowych..................................................................................... 311 111. Replikacja DNA........................................................................................................................ 313 112. Geny i genomy......................................................................................................................... 315 113. Związek między genem a cechą.............................................................................................. 318 114. Regulacja ekspresji genów...................................................................................................... 321 115. Dziedziczenie cech. I prawo Mendla....................................................................................... 324 116. II prawo Mendla i chromosomowa teoria dziedziczenia......................................................... 325 117. Determinacja płci. Cechy sprzężone z płcią............................................................................. 326 118. Inne sposoby dziedziczenia cech............................................................................................. 328 119. Zmienność organizmów........................................................................................................... 329 120. Zmiany w informacji genetycznej............................................................................................ 330 121. Choroby jednogenowe............................................................................................................ 333 122. Choroby chromosomalne i wieloczynnikowe.......................................................................... 338 123. Biotechnologia......................................................................................................................... 340 124. Organizmy zmodyfikowane genetycznie................................................................................. 343 125. Klonowanie.............................................................................................................................. 345 126. Biotechnologia molekularna w medycynie............................................................................. 347 127. Inne zastosowania biotechnologii molekularnej..................................................................... 349 128. Ekologia................................................................................................................................... 350 129. Ekologia populacji.................................................................................................................... 351 130. Oddziaływania antagonistyczne między organizmami............................................................ 355 131. Oddziaływania nieantagonistyczne między organizmami....................................................... 359 132. Struktura ekosystemu............................................................................................................. 360 133. Przepływ energii i krążenie materii w ekosystemie................................................................ 363 134. Obieg węgla i azotu w przyrodzie............................................................................................ 364 135. Różnorodność biologiczna....................................................................................................... 365 136. Czynniki kształtujące różnorodność biologiczną..................................................................... 368 137. Elementy ochrony środowiska................................................................................................ 369 138. Ewolucja.................................................................................................................................. 371 139. Dowody ewolucji..................................................................................................................... 373 140. Dobór naturalny...................................................................................................................... 376 4 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony 141. Ewolucja na poziomie populacji.............................................................................................. 378 142. Specjacja.................................................................................................................................. 379 143. Prawidłowości ewolucji. Koewolucja....................................................................................... 380 144. Historia życia na Ziemi............................................................................................................. 382 145. Antropogeneza........................................................................................................................ 386 Bibliografia:......................................................................................................................................... 388 5 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony 1. Badania biologiczne Rozumowanie dedukcyjne – przechodzenie od ogółu do szczegółu. Rozumowanie indukcyjne – od szczegółu do ogółu. Czym różni się obserwacja od doświadczenia? Obserwacja nie ingeruje w czynniki wpływające na organizm, pozostaje bierna wobec obserwowanego obiektu, zjawiska, procesu. Doświadczenie z kolei to metoda prowadzenia badań, w której celowo jest zmieniany jeden z czynników. Obserwacja i doświadczenie (eksperyment) to metody badawcze, czyli metody poznawania świata. Obserwacja jest najstarszą metodą naukową. Rezultatem obserwacji są spostrzeżenia naukowe. Metoda naukowa jest sposobem uzyskiwania materiału naukowego do prowadzenia badań. Główne etapy badań biologicznych (metoda naukowa): 1. Określenie problemu badawczego - postawienie celu badania. 2. Postawienie hipotezy, którą będzie można potwierdzić albo obalić. Hipoteza jest stawiana na podstawie aktualnej wiedzy. 3. Weryfikacja hipotezy (zaplanowanie przebiegu badań, wykonanie badań, dokumentacja) 4. Wniosek. Badania muszą być powtarzalne. Zweryfikowane hipotezy mogą służyć do stworzenia teorii naukowej, która jest usystematyzowaną logiczną wiedzą na temat jakiegoś zjawiska lub procesu. Próbę badawczą tworzą organizmy lub procesy poddawane działaniu wybranego czynnika. Próba kontrolna to organizmy tego samego gatunku, ale niepoddawane wpływowi danego czynnika. 6 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony Zmienna niezależna jest zmieniana, a zmienna zależna ulega zmianie w wyniku dziania zmiennej niezależnej. Obiektem badań nie może być gatunek chroniony. Inne metody badawcze:  mikroskopia  frakcjonowanie komórek  określanie widma  znaczniki radioaktywne  elektroforeza  krzyżówki testowe. 7 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony 2. Obserwacje mikroskopowe Istnieją trzy główne rodzaje mikroskopów: mikroskop optyczny, transmisyjny mikroskop elektronowy i skaningowy mikroskop elektronowy. Mikroskop optyczny:  Umożliwia oglądanie żywych organizmów (oraz martwych, które należy utrwalić) - zachowują naturalne kolory  Składa się z układu optycznego i mechanicznego  Obraz powstający jest pozorny, powiększony i odwrócony  Pozwala na 1000-krotne powiększenie  Posiada zdolność rozdzielczą równą 0,2 um (mikrometra)  Do uzyskania obrazu wykorzystuje się światło. Budowa mikroskopu optycznego: 1. Układ optyczny (służy do otrzymywania obrazu):  obiektyw - zbiera światło pochodzące od przedmiotu i tworzy jego powiększony obraz pośredni  okular - powiększa obraz wytworzony przez obiektyw  źródło światła  kondensor - koncentracja światła. 2. Układ mechaniczny (zapewnia właściwe położenie poszczególnych elementów układu optycznego):  statyw - utrzymuje całą konstrukcję  tubus - formuje powiększony obraz pośredni  rewolwer - zmiana obiektywu  stolik przedmiotowy - na nim umieszcza się preparat  śruba makrometryczna - wstępna regulacja ostrości  śruba mikrometryczna - precyzyjne ustalanie ostrości. Układ optyczny służy do oświetlenia preparatu i wytworzenia obrazu, a mechaniczny umożliwia manipulowanie preparatem. Preparat umieszcza się na szkiełku podstawowym i przykrywa szkiełkiem nakrywkowym. 8 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony Mikroskopy ze sztucznym światłem to mikroskopy świetlne. Mikroskop fluoroscencyjny to rodzaj mikroskopu optycznego. Preparaty, które w nim badamy są zabarwione znacznikami fluoroscencyjnymi, które przy odpowiednim oświetleniu emitują intensywne światło. Powiększenie mikroskopu (czyli stosunek rozmiaru obrazu do rozmiaru przedmiotu) zależy od iloczynu powiększenia okularu, obiektywu i nasadki okularowej. Zdolność rozdzielcza to najmniejsza odległość między dwoma punktami obiektu, przy której są one rozróżniane jako oddzielne. Mikroskop elektronowy: W mikroskopach elektronowych do uzyskania obrazu wykorzystuje się wiązkę elektronów. We wnętrzu takiego mikroskopu znajduje się próżna, aby elektrony nie uległy rozproszeniu. Obserwacji dokonuje się w sposób pośredni. Mikroskopy elektronowe umożliwiają badanie struktury materii na poziomie atomowym. Transmisyjny mikroskop elektronowy:  Powiększenie do 1000000 razy, zdolność rozdzielcza: 0,2 nm  Wymagane jest odpowiednie przygotowanie preparatu (utrwalenie)  Możliwe jest obserwowanie tylko martwych obiektów  Obraz jest uzyskiwany dzięki elektronom przechodzącym przez warstwę preparatu  Grubość preparatu mniejsza niż 1 mikrometr. Skaningowy mikroskop elektronowy:  Powiększenie do 500000 razy, zdolność rozdzielcza: 1 nm  Elektrony bombardują powierzchnię preparatu dając trójwymiarowy obraz  Obserwacje tylko martwych komórek. W mikroskopie optycznym obecne są soczewki szklane, a w elektronowym elektromagnetyczne. 9 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony 3. Składniki nieorganiczne organizmów Związki chemiczne mogą być organiczne lub nieorganiczne – podział ze względu na obecność węgla. Związki organiczne – główny składnik to węgiel; białka, cukry, lipidy, kwasy nukleinowe. Związki nieorganiczne – woda, sole mineralne, kwasy, wodorotlenki, tlenki. Pierwiastki: Makroelementy: C, H, O, N, S, P (6 pierwiastków biogennych), Ca, Mg, K, Na, Cl Mikroelementy: Fe, Cu, Zn, Mn, Mo, B, Se, Cr, I, F. Wapń:  Składnik szkieletów kręgowców i bezkręgowców oraz niektórych ścian komórkowych  Jest niezbędny w funkcjonowaniu komórek nerwowych  Wpływa na skurcze mięśni – przewodzenie impulsów bioelektrycznych i krzepnięcie krwi  Aktywator enzymatyczny  Bierze udział w reakcjach zapalenia, regeneracji i proliferacji (zdolność namnażania komórek przez organizmy)  Bierze udział w wydzielaniu hormonów zwierzęcych i neurotransmiterów oraz gruczołów zewnątrzwydzielniczych  Obniża stopień uwodnienia koloidów komórkowych  NIEDOBÓR (hipokalcemia): o Krzywica u dzieci, osteoporoza u dorosłych, próchnica zębów, zaburzenia krzepnięcia, drgawki i silne skurcze mięśni szkieletowych; łamliwość kości, tężyczka, ból mięśni, zaburzenia rytmu serca, krwotoki z nosa, niedociśnienie tętnicze, stany depresyjne i lękowe o Nieprawidłowy wzrost i martwica organów roślinnych, zakłócenia gospodarki wodnej, rozkład błon plazmatycznych; np. Sucha wierzchołkowa zgnilizna owoców pomidora  NADMIAR (hiperkalcemia): zaparcia, nudności, brak apetytu.  Źródła wapnia: mleko i przetwory mleczne, konserwy rybne i ryby wędzone, nasiona fasoli, natka pietruszki, szpinak, orzechy, wody mineralne. 10 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony Siarka:  Składnik aminokwasów – cysteiny i metioniny oraz niektórych witamin, hormonów  Umożliwia tworzenie mostków dwusiarczkowych odpowiedzialnych za utrzymanie odpowiedniej struktury przestrzennej białka  Ma wpływ na pracę układu krwionośnego oraz nerwowego, a także na detoksykację organizmu i poprawę wyglądu.  Siarka jest budulcem tkanki łącznej i zapewnia stawom elastyczność. Odpowiednie stężenie siarki w organizmie pozwala na regenerację i uzupełnienie ubytków w obrębie chrząstek stawowych.  Dzięki działaniu przeciwzapalnemu, wykorzystuje się ją w leczeniu reumatoidalnego zapalenia stawów, dny moczanowej czy rwy kulszowej.  NIEDOBÓR: o skóra szarzeje i wydaje się mało promienna. Włosy zaczynają wypadać i tracić blask, a przy tym sztywnieją, paznokcie stają się bardzo łamliwe i podatne na ubytki. Dodatkowo, widoczna jest ciemna otoczka, która pojawia się na tęczówce oka.  Źródła siarki: nabiał, przetwory mleczne, jaja, mięso, ryby, cebula, czosnek, brokuły, kalafior, groch, szpinak, koper, papryka, brukselka. Magnez:  Składnik kości  Aktywator licznych enzymów  Niezbędny do uzyskiwania energii z ATP  Składnik chlorofilu  Utrzymywanie ciśnienia osmotycznego krwi i innych tkanek  Utrzymywanie właściwej struktury rybosomów  Obniża stopień uwodnienia koloidów komórkowych  Uczestniczy w przekazywaniu sygnałów w układzie nerwowym  NIEDOBÓR: Zwiększenie pobudliwości komórek nerwowych i mięśni (drgania jednej z powiek, bolesne skurcze łydek, odrętwienia i mrowienia kończyn, zespół niespokojnych nóg) Zaburzenia rytmu pracy serca (kołatanie serca, arytmia, nadciśnienie, miażdżyca) Rozdrażnienia, lęki, stan zagubienia, zaburzenia depresyjne, trudności w koncentracji, zaburzenia snu Rośliny: zahamowanie fotosyntezy (bo magnez jest składnikiem chlorofilu), chloroza – żółknięcie, a następnie zamieranie liści spowodowane brakiem chlorofilu, więdnięcie.  Źródła magnezu: kakao, kasza gryczana, fasola biała, czekolada gorzka, orzechy laskowe, płatki owisiane, ciecierzyca, groch. 11 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony Potas:  Bierze udział w przewodzeniu impulsów nerwowych  U zwierząt jest ważnym składnikiem płynów ustrojowych – zwiększa stopień uwodnienia płynu wewnątrzkomórkowego (zwiększenie płynności cytoplazmy)  Wpływa na skurcze mięśni  U roślin aktywator wielu enzymów o NIEDOBÓR:  Zaburzenia rytmu pracy serca, osłabienie pracy mięśni (w tym mięśnia sercowego)  Żółknięcie liści (chloroza), więdnięcie rośliny, zahamowanie wzrostu korzeni i pędów, martwica organów.  Źródła potasu: morele i figi suszone, awokado, banany, ziemniaki, seler, kiwi, pomidory, grejpfruty. Azot:  Bardzo duże znaczenie biologiczne  Składnik aminokwasów, białek, nukleotydów, kwasów nukleinowych  Bakterie azotowe mogą wiązać wolny azot z powietrza.  Wpływ azotu na organizm: o Azot pod normalnym ciśnieniem jest obojętny dla organizmów żywych. Może jednak wywołać objawy zatrucia u osób przebywających w powietrzu o zwiększonym ciśnieniu. W takich warunkach azot lepiej rozpuszcza się w płynach ustrojowych i tkankach bogatych w lipidy (np. w mózgu), co prowadzi do pojawienia się objawów zatrucia, takich jak:  przy ciśnieniu 4 atm: euforia, skłonność do śmiechu, gadulstwo, spowolnienie reakcji na bodźce  przy ciśnieniu 10 atm: ostre zaburzenia pracy mięśni, koordynacji ruchów, zawroty głowy, zaburzenia świadomości  przy ciśnieniu powyżej 10 atm: po kilku minutach następuje utrata świadomości i śpiączka o Jeszcze bardziej niebezpieczne od rozpuszczania się azotu w tkankach jest jego wydzielanie się w postaci pęcherzyków gazu podczas zmniejszania ciśnienia. Prowadzić to może do groźnej dla zdrowia i życia choroby dekompresyjnej (kesonowej). Fosfor:  Występuje w kwasach nukleinowych oraz niektórych lipidach (fosfolipidy),  Składnik ATP – reguluje przemiany materii i energii w organizmie,  Składnik kości i zębów. 12 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony Sód:  Bierze udział w przewodzeniu impulsów nerwowych  Zwiększa stopień uwodnienia płynu komórkowego.  Niedobór: utrata pobudliwości komórek nerwowych. Żelazo:  Składnik hemoglobiny i mioglobiny (magazynującej tlen w mięśniach),  Składnik enzymów uczestniczących w oddychaniu tlenowym i fotosyntezie,  Niedobór: osłabienie, anemia, zaburzenia rytmu pracy serca, zakłócenie oddychania komórkowego. Jod:  Składnik hormonów tarczycy  Niedobór: powiększenie tarczycy (wole), obrzęki skóry, niedorozwój umysłowy. Rodzaje wiązań i oddziaływań chemicznych:  Wiązanie kowalencyjne (atomowe) – uwspólnienie par elektronów: - Niespolaryzowane (niepolarne) - Spolaryzowane (polarne) – wspólna para elektronów jest przesunięta w stronę jednego z pierwiastków – dwa bieguny --> dipol  Wiązanie jonowe – przyciąganie się różnoimiennych jonów  Wiązanie wodorowe - między dodatnio naładowanym atomem wodoru jednej cząsteczki a innym atomem naładowanym ujemnie  Siły van der Waalsa – przyciąganie się dipoli położonych blisko siebie  Oddziaływania hydrofobowe – gdy w wodzie znajdą się cząsteczki niebędące dipolami – układają się tak, żeby ich kontakt z wodą był jak najmniejszy. 13 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony Woda:  Związek nieorganiczny warunkujący życie na Ziemi  Składnik organizmów  Obojętna elektrycznie i chemicznie  Uniwersalny rozpuszczalnik  Wysokie ciepło parowania  Duże ciepło właściwe – reguluje temperaturę  Duże napięcie powierzchniowe  Uczestniczy w przebiegu większości reakcji metabolicznych, stanowi środek transportu wewnątrzustrojowego. 14 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony 4. Węglowodany Cukry to związki organiczne zbudowane z węgla, wodoru i tlenu zawierające w cząsteczce kilka grup hydroksylowych (alkoholowych) oraz grupę karbonylową. Cukry to inaczej węglowodany lub sacharydy. Podział cukrów:  Monosacharydy (triozy, tetrozy, pentozy, heksozy, heptozy)  Oligosacharydy (np. disacharydy)  Polisacharydy. Monosacharydy:  Jednocukry, cukry proste  Zawierają od 3 do 7 atomów węgla w cząsteczce  Każdy ma kilka grup hydroksylowych (-OH) i jedną grupę karbonylową: aldehydową (- CHO) lub ketonową (-CO) --> aldozy lub ketozy  Są chemicznie obojętne, mają słodki smak, dobrze rozpuszczają się w wodzie i wykazują aktywność osmotyczną.  W roztworach wodnych cząsteczki niektórych z nich tworzą pierścienie (pentozy i heksozy)  Występuje mostek tlenowy pomiędzy grupą aldehydową lub ketonową a jedną z grup hydroksylowych (zamyka pierścień)  Nie ulegają hydrolizie na mniejsze podjednostki.  Przykłady: pięciowęglowa ryboza i deoksyryboza oraz sześciowęglowa glukoza, fruktoza, mannoza i galaktoza; trójwęglowy aldehyd glicerynowy. 15 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony Glukoza:  W stanie wolnym występuje w miodzie oraz sokach wielu warzyw i owoców (inna nazwa – cukier gronowy)  Wykorzystywana bezpośrednio przez organizmy jako substrat w procesie oddychania komórkowego (najlepiej przyswajalna przez człowieka)  Łatwo przenika przez błony komórkowe  Biała barwa  Wchodzi w skład oligo- i polisacharydów. Inne cukry proste powstają na drodze przekształceń glukozy. Fruktoza:  Składnik miodu i soków owocowych (inaczej: cukier owocowy).  Najsłodszy naturalnie występujący cukier  Wchodzi w skład oligo- i polisacharydów.  Fruktoza jest znacznie wolniej przyswajana przez organizm niż sacharoza i glukoza. Znaczne ilości fruktozy mogą powodować biegunkę i bóle żołądkowo-jelitowe. Powoduje też wyraźne podniesienie poziomu cholesterolu we krwi. Galaktoza:  Najczęściej występuje w stanie związanym w oligosacharydach, jest także składnikiem polisacharydów oraz glikozydów. Aldehyd glicerynowy:  Najprostsza aldoza  Nie występuje w stanie wolnym  W organizmach jest produktem pośrednim ważnych szlaków metabolicznych (m.in. w reakcjach oddychania komórkowego). Ryboza:  Składnik RNA, niektórych witamin (witamina B2 i B12) oraz związków bogatoenergetycznych (np. ATP). Deoksyryboza:  Składnik DNA. 16 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony Wiele cukrów prostych to wzajemne izomery (mają identyczny wzór sumaryczny, lecz odmienną strukturę). Cukry złożone są polimerami (składają się z wielu powtarzających się elementów składowych - monomerów). Cukry proste są monomerami cukrów złożonych. Oligosacharydy:  Powstają przez połączenie od dwóch do pięciu cząsteczek cukrów prostych wiązaniem O-glikozydowym – reszty cukrowe są połączone ze sobą mostkiem tlenowym.  Disacharydy – produkty kondensacji dwóch cząsteczek cukrów prostych (sacharoza, laktoza, maltoza).  Oligosacharydy o dłuższych łańcuchach często łączą się z białkami lub lipidami, tworząc związki wchodzące w skład błon komórkowych.  Dobrze rozpuszczają się w wodzie, są czynne osmotycznie.  Determinują grupy krwi, odgrywają też kluczową rolę w rozpoznawaniu się komórek. Sacharoza:  Cukier buraczany, trzcinowy  Glukoza + fruktoza  Jest główną formą transportową cukrów u wszystkich roślin, a u niektórych pełni też funkcję zapasową.  Jest głównym składnikiem cukru spożywczego. Laktoza:  Cukier mlekowy  Glukoza + galaktoza  Jest składnikiem mleka ssaków, pełni funkcję odżywczą. Maltoza:  Cukier słodowy  2x glukoza  Powstaje jako produkt trawienia skrobi oraz glikogenu  Występuje w nektarze i pyłku niektórych gatunków roślin  Wabi zwierzęta zapylające kwiaty, pełni funkcję odżywczą. 17 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony Reakcja łączenia się reszt monocukrowych w wielocukry to kondensacja. Reakcja odwrotna to hydroliza. Polisacharydy:  Inaczej: wielocukry  Zbudowane z dużej liczby monosacharydów połączonych wiązaniami O-glikozydowymi  Łańcuchy proste lub rozgałęzione  Nierozpuszczalne w wodzie - nieczynne osmotycznie  Stanowią magazyn cukru  W organizmie pełnią funkcje zapasowe (skrobia, glikogen) i budulcowe (celuloza, chityna). Skrobia:  Mieszanina dwóch wielocukrów: amylozy (nierozgałęziony łańcuch) i amylopektyny (silnie rozgałęziona)  Występuje w bulwach ziemniaków i nasionach zbóż  Materiał zapasowy u roślin (odkłada się w postaci ziaren). Glikogen:  W komórkach grzybów oraz bakterii, u zwierząt głównie w komórkach wątroby i mięśniach szkieletowych  Materiał zapasowy u grzybów i zwierząt Celuloza:  Składnik ścian komórkowych roślin oraz protistów grzybopodobnych  Zbudowana z celobiozy  Pełni funkcję budulcową. Chityna:  Główny składnik ścian komórkowych grzybów i oskórka stawonogów.  Pełni funkcję budulcową. 18 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony Homoglikany to wielocukry składające się z reszt jednego i tego samego cukru. Heteroglikany zawierają reszty różnych cukrów. Węglowodany stanowią ok. 80% suchej masy roślin i jedynie ok. 1% suchej masy zwierząt. Glikozydy to połączenia cukrów z cząsteczką niebędącą cukrem. Przykłady gikozydów:  glikozydy nasercowe (pobudzają pracę serca) - np. digitalina, strofantyna  flawonoidy (nadają barwę owocom i płatkom kwiatów)  nukleozydy (połączenia cukrów i zasad azotowych) - np. adenozyna, guanozyna, urydyna. 19 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony 5. Lipidy Cząsteczki lipidów są niepolarne, dlatego nie rozpuszczają się w wodzie będącej rozpuszczalnikiem polarnym; dobrze rozpuszczają się rozpuszczalnikach organicznych. Tłuszcze pełnią funkcje:  strukturalne  energetyczne  zapasowe  termoizolacyjne  regulacyjne  ochronne. Lipidy tworzą również barwniki wzrokowe (rodopsynę). Tłuszcze mogą być: ciekłe i stałe, roślinne i zwierzęce. Ze względu na budowę cząsteczki wyróżniamy:  Lipidy proste: tłuszcze właściwe, woski  Lipidy złożone: fosfolipidy, glikolipidy  Lipidy izoprenowe: steroidy, karotenoidy. Lipidy są estrami, czyli produktami kondensacji alkoholi i kwasów. Lipidy proste są estrami alkoholu i wyższych kwasów tłuszczowych. W tłuszczach właściwych alkoholem jest glicerol (trzy grupy hydroksylowe - triglicerydy). Tłuszcze właściwe (lipidy właściwe, triacyloglicerole) zawierają jedynie atomy węgla, wodoru i tlenu. Tłuszcze zwierzęce mają konsystencję stałą, ponieważ zawierają głównie nasycone kwasy tłuszczowe (pomiędzy atomami węgla są tylko wiązania pojedyncze). Tłuszcze roślinne (oleje) mają wiązania wielokrotne (nienasycone kwasy tłuszczowe), więc ich konsystencja jest płynna. Woski to lipidy proste, w których cząsteczkach zamiast glicerolu znajduje się alkohol zbudowany z długiego łańcucha węglowego, zawierający tylko jedną grupę hydroksylową (np. wosk pszczeli, lanolina). Są to głównie tłuszcze roślinne, pokrywające łodygi, liście i owoce - zapobiegają one nadmiernemu parowaniu wody z rośliny. 20 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony Lipidy złożone:  Budują błony biologiczne  W ich skład wchodzą: alkohol, kwas tłuszczowy + dodatkowe związki (np. kwas fosforowy (V) – fosfolipidy; cukry – glikolipidy)  Niepolarne łańcuchy kwasów tłuszczowych (ogony) unikają kontaktu z wodą – są hydrofobowe.  Przeciwny koniec cząsteczki (głowa) – hydrofilowy - wykazuje duże powinowactwo do wody. Na granicy dwóch środowisk o różnym uwodnieniu cząsteczki lipidów złożonych spontanicznie ustawiają się główkami hydrofilowymi w stronę środowiska bardziej uwodnionego, a ogonami hydrofobowymi w stronę środowiska mniej uwodnionego. W środowisku wodnym tworzą kule zwane micelami (lub błony). Micele otaczają się warstwą hydratacyjną i zostają równomiernie rozproszone w wodzie. Lipidy izoprenowe:  Produkty polimeryzacji cząsteczek izoprenu (węglowodoru)  Steroidy (złożona budowa pierścieniowa), np. cholesterol, hormony płciowe, hormony kory nadnerczy, witamina D.  Karotenoidy – żółte, pomarańczowe i czerwone barwniki występujące w komórkach roślin; uczestniczą w fotosyntezie. Są polimerami reszt nienasyconego węglowodoru - izoprenu.  Beta-karoten – pomarańczowy barwnik, nadaje zabarwienie m.in. korzeniom marchwi oraz owocom pomarańczy i papryki; w organizmach może być przekształcany w witaminę A; naturalny antyoksydant. Znaczenie cholesterolu:  U zwierząt wchodzi w skład błon komórkowych i osłonek otaczających włókna nerwowe.  redukuje przepuszczalność błony komórkowej dla kationów wodoru i sodu  Jest substancją wyjściową do syntezy wielu ważnych związków – kwasów żółciowych, hormonów steroidowych, witaminy D.  "zły" (niskiej gęstości – LDL) i "dobry" (wysokiej gęstości – HDL) cholesterol to w rzeczywistości lipoproteiny – czyli złożone polipeptydy zawierające w swoim składzie cholesterol wolny i zestryfikowany. Są one formą transportową cholesterolu.  Nadmiar cholesterolu może powodować miażdżycę i choroby układu sercowo- naczyniowego. 21 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony Rośliny nasienne gromadzą zapas tłuszczu w nasionach, a kręgowce - pod skórą. Gęstość tłuszczy jest mniejsza od gęstości wody - utrzymują się one na jej powierzchni. Kwasy tłuszczowe są zbudowane z długich prostych łańcuchów węglowodorowych o parzystej liczbie atomów węgla. Hydroliza tłuszczów polega na oddzieleniu kwasów tłuszczowych od glicerolu. Spalenie jednego grama tłuszczu dostarcza dwa razy więcej energii niż grama cukru. 22 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony 6. Białka Białka są to wielkocząsteczkowe polimery zbudowane z aminokwasów. Synteza białek zachodzi na rybosomach. Grupy białek:  Strukturalne – budują różne struktury (tubulina, kolagen, elastyna, keratyna  Enzymatyczne – katalizatory procesów biochemicznych (pepsyna, trypsyna)  Odpowiedzialne za przekazywanie informacji (insulina)  Magazynujące (mioglobina)  Odpowiedzialne za ruch (aktyna, miozyna)  Transportujące substancje do wnętrza i na zewnątrz komórki (ATP-aza sodowo- potasowa)  Transportujące substancje w obrębie organizmu (hemoglobina)  Odpornościowe (przeciwciała)  Regulacyjne (albuminy i globuliny krwi)  Receptorowe  Zapasowe. Pojedynczy aminokwas budujący białko składa się z:  Centralnie usytuowanego atomu węgla  Atomu wodoru  Grupy aminowej (-NH2)  Grupy karboksylowej (-COOH)  Podstawnika – inny dla każdego aminokwasu (zwanego rodnikiem). Aminokwasy tworzą izomery optyczne, które nie różnią się właściwościami chemicznymi, ale są rozpoznawane przez enzymy i inne cząsteczki. Oznacza się je literami D oraz L. W skład białek wchodzą wyłącznie L-aminokwasy. Ze względu na charakter podstawników aminokwasy można podzielić na kwasowe, zasadowe i obojętne. Aminokwasy kwasowe zawierają nadmiar grup karboksylowych, a aminokwasy zasadowe - grup aminowych. 23 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony Aminokwasy łączą się wiązaniami peptydowymi – uczestniczy w nim grupa karboksylowa jednego aminokwasu i aminowa drugiego. Dwa spośród aminokwasów - cysteina i metionina - zawierają atom siarki. W zależności od liczby aminokwasów wyróżnia się:  Oligopeptydy (2-10 aminokwasów)  Polipeptydy (11-100)  Makropeptydy (więcej niż 100). Ze względu na budowę i skład, dzielimy białka na proste i złożone. Białka proste (proteiny) zbudowane są wyłącznie z aminokwasów. Dzielimy je na następujące grupy: 1. protaminy – są silnie zasadowe, charakteryzują się dużą zawartością argininy oraz brakiem aminokwasów zawierających siarkę. Są dobrze rozpuszczalne w wodzie. Najbardziej znanymi protaminami są: klupeina, salmina, cyprynina, ezocyna, gallina. 2. histony – podobnie jak protaminy są silnie zasadowe i dobrze rozpuszczają się w wodzie; składniki jąder komórkowych (w połączeniu z kwasem deoksyrybonukleinowym), czyli są obecne także w erytroblastach. W ich skład wchodzi duża ilość takich aminokwasów jak lizyna i arginina. 3. albuminy – białka obojętne, spełniające szereg ważnych funkcji biologicznych: są enzymami, hormonami i innymi biologicznie czynnymi związkami. Dobrze rozpuszczają się w wodzie i rozcieńczonych roztworach soli, łatwo ulegają koagulacji. Znajdują się w tkance mięśniowej, osoczu krwi i mleku. 4. globuliny - w ich skład wchodzą wszystkie aminokwasy białkowe, z tym że kwas asparaginowy i kwas glutaminowy w większych ilościach; w odróżnieniu od albumin są źle rozpuszczalne w wodzie, natomiast dobrze w rozcieńczonych roztworach soli; posiadają podobne właściwości do nich. Występują w dużych ilościach w płynach ustrojowych i tkance mięśniowej. 5. prolaminy – są to typowe białka roślinne, występują w nasionach. Charakterystyczną właściwością jest zdolność rozpuszczania się w 70% etanolu. 6. gluteliny – podobnie jak prolaminy – to typowe białka roślinne; posiadają zdolność rozpuszczania się w rozcieńczonych kwasach i zasadach. 7. skleroproteiny – białka charakteryzujące się dużą zawartością cysteiny i aminokwasów zasadowych oraz kolagenu i elastyny, a także proliny i hydroksyproliny, nierozpuszczalne w wodzie i rozcieńczonych roztworach soli. Są to typowe białka o budowie włóknistej, dzięki temu pełnią funkcje podporowe. Do tej grupy białek należy keratyna. 24 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony Białka złożone: 1. chromoproteiny – złożone z białek prostych i grupy prostetycznej – barwnika. Należą tu hemoproteidy (hemoglobina, mioglobina, cytochromy, katalaza, peroksydaza) zawierające układ hemowy oraz flawoproteiny. 2. fosfoproteiny – zawierają około 1% fosforu w postaci reszt kwasu fosforowego. Do tych białek należą: kazeina mleka, witelina żółtka jaj, ichtulina ikry ryb. 3. nukleoproteiny – składają się z białek zasadowych i kwasów nukleinowych. Rybonukleoproteimy są zlokalizowane przede wszystkim w cytoplazmie: w rybosomach, mikrosomach i mitochondriach, w niewielkich ilościach także w jądrach komórkowych, a poza jądrem tylko w mitochondriach. Wirusy są zbudowane prawie wyłącznie z nukleoproteidów. 4. lipidoproteiny – połączenia białek z tłuszczami prostymi lub złożonymi, np. sterydami, kwasami tłuszczowymi. Lipoproteidy są nośnikami cholesterolu (LDL, HDL, VLDL). Wchodzą na przykład w skład błony komórkowej. 5. glikoproteiny – ich grupę prostetyczną stanowią cukry, należą tu m.in. mukopolisacharydy (ślina). Glikoproteidy występują też w substancji ocznej i płynie torebek stawowych. 6. metaloproteiny – zawierają jako kofaktor atomy metalu (miedź, cynk, żelazo, wapń, magnez, molibden, kobalt). Atomy metalu stanowią grupę czynną wielu enzymów. Białka dzielimy również ze względu na właściwości odżywcze – wyróżnia się białka doborowe i niedoborowe.  Białka doborowe (pełnowartościowe) – te które w swoim składzie zawierają wszystkie aminokwasy egzogenne. Do takich białek zaliczamy np. albuminę, białko jaja kurzego, białko mleka i mięsa.  Białka niedoborowe (niepełnowartościowe) – te w których brakuje choćby jednego aminokwasu egzogennego. Przykładem takiego białka jest kolagen, żelatyna. Białka fibrylarne mają strukturę włóknistą i nie rozpuszczają się w wodzie – wchodzą w skład elementów strukturalnych organizmów. Białka globularne mają kształt kulisty, dobrze rozpuszczają się w wodzie. Należą do nich m.in. albuminy, globuliny, histony. 25 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony Wodny roztwór białka to zol. Po dodaniu do niego soli metali lekkich (np. NaCl) zachodzi koagulacja – z zolu powstaje żel. Koagulacja jest odwracalna i nie narusza struktury białek. Po dodaniu wody żel rozpuszcza się i powstaje ponownie zol. Denaturacja – nieodwracalna zmiana struktury białek. Zachodzi przez:  ogrzewanie,  silne mieszanie,  wytrząsanie,  naświetlanie nadfioletem,  promieniowanie rentgenowskie i jonizujące  działanie ultradźwiękami,  stężone kwasy i zasady,  kationy metali ciężkich, fenolu, chloroformu. Struktura białek:  Pierwszorzędowa – kolejność aminokwasów w łańcuchu peptydowym.  Drugorzędowa – łańcuchy polipeptydowe tworzące strukturę alfa-helisy lub beta-harmonijki; powstaje na skutek tworzenia wiązań wodorowych.  Trzeciorzędowa – fałdowanie łańcucha o strukturze drugorzędowej – oddziaływania między łańcuchami bocznymi aminokwasów (wiązania wodorowe, oddziaływania elektrostatyczne, hydrofobowe, mostki dwusiarczkowe oraz siły van der Waalsa).  Czwartorzędowa – najwyższy poziom organizacji białek; połączenie kilku podjednostek białka o strukturze trzeciorzędowej. 26 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony 7. Kwasy nukleinowe W komórkach występują dwa rodzaje kwasów nukleinowych: kwas deoksyrybonukleinowy i kwas rybonukleinowy (DNA i RNA). Zbudowane są one z nukleotydów. Kwasy nukleinowe to polimery połączonych ze sobą nukleotydów. Budowa DNA została odkryta w 1953r. przez Jamesa Watsona i Francisa Cricka. Na każdy nukleotyd przypada:  Jedna zasada azotowa (adenina, guanina, cytozyna, tymina, uracyl)  Cukier pięciowęglowy (deoksyryboza lub ryboza)  Reszta kwasu fosforowego (V). Zasada azotowa to związek organiczny o budowie pierścieniowej, zawierający w cząsteczce azot. Zasady azotowe:  purynowe: adenina i guanina  pirymidynowe: cytozyna, tymina i uracyl. W nukleotydzie DNA występuje cukier deoksyryboza, a zasady obecne w DNA to adenina, guanina, cytozyna i tymina. RNA – cukier ryboza; adenina, guanina, cytozyna, uracyl. Nukleotydy łączą się ze sobą za pomocą wiązania fosfodiestrowego – tworzą łańcuch polinukleotydowy. Budowa przestrzenna DNA to podwójna prawoskrętna helisa, która utrzymuje się dzięki licznym wiązaniom wodorowym między zasadami azotowymi wchodzącymi w skład obu łańcuchów. Cząsteczki deoksyrybozy oraz reszty fosforanowej (V) tworzą zewnętrzną stronę helisy, a zasady azotowe są skierowane do jej wnętrza - nici DNA są ustawione względem siebie antyrównolegle. Wiązania wodorowe tworzą się pomiędzy komplementarnymi zasadami azotowymi; adenina z tyminą tworzą dwa wiązania; cytozyna z guaniną trzy = reguła parowania zasad = reguła komplementarności zasad. 27 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony Nukleotydy łączą się w łańcuchy polinukleotydowe (nici polinukleotydowe) w taki sposób, że grupa alkoholowa znajdująca się przy trzecim atomie węgla pentozy jednego nukleotydu łączy się estrowo z resztą kwasu fosforowego znajdującą się przy piątym atomie węgla pentozy sąsiedniego nukleotydu. DNA zawiera informację genetyczną o liczbie, rodzaju i kolejności aminokwasów wchodzących w skład poszczególnych białek. W komórkach prokariotycznych DNA ma postać kolistej cząsteczki – genoforu lub plazmidów. W komórkach eukariotycznych DNA występuje w jądrze komórkowym. Jego niewielkie ilości znajdują się również w mitochondriach i chloroplastach. RNA jest zazwyczaj jednoniciowy. Wyróżniamy kilka rodzajów RNA:  mRNA – informacyjny RNA – przenosi informację genetyczną z jądra do cytoplazmy.  rRNA – rybosomowy RNA – buduje rybosomy.  tRNA – transportujący RNA – transportuje aminokwasy na rybosomy.  miRNA – mikro RNA – reguluje ekspresję innych genów.  siRNA – krótki interferujący RNA – reguluję ekspresję genów.  snRNA - pełniący funkcję rybozymu w procesie wycinania intronów (splicingu). Rybozymy – substancje zbudowane z kwasu rybonukleinowego (RNA) zdolne do katalizowania pewnych reakcji chemicznych. Spełniają zatem funkcje analogiczne do enzymów białkowych. 28 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony 8. Przestrzenna organizacja komórki Komórka jest najmniejszą jednostką strukturalną organizmu, zdolną do wykonywania czynności życiowych. Rodzaje komórek: prokariotyczne i eukariotyczne. Komórki prokariotyczne:  brak jądra komórkowego (bezjądrowe) – materiał genetyczny w postaci genoforu (chromosomu bakteryjnego) znajdującego się na obszarze nukleoidu  plazmidy – małe koliste cząsteczki DNA  komórki bakterii  obecne rybosomy, błona komórkowa, sztywna ściana komórkowa (główny składnik: mureina lub peptydoglikan), śluzowata otoczka  u bakterii przeprowadzających fotosyntezę – tylakoidy – spłaszczone pęcherzyki zawierające barwniki niezbędne do procesu fotosyntezy. Komórki eukariotyczne:  materiał genetyczny znajduje się w jądrze – jest ono otoczone dwiema błonami – otoczką jądrową  komórki roślinne, zwierzęce, grzybowe  cytoplazma = płynny cytozol + organelle komórkowe  mitochondria, siateczka śródplazmatyczna, rybosomy, aparat Golgiego, chloroplasty (u roślin)  błona komórkowa  ściana komórkowa obecna u rośli (z celulozy) i grzybów (chityna)  komórki zwierzęce zawierają lizosomy  wici lub rzęski. 29 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony Funkcje poszczególnych elementów składowych:  ściana komórkowa – determinuje kształt komórki, chroni komórkę;  błona komórkowa – umożliwia kontakt komórki z otoczeniem i wymianę substancji, odpowiada za pobieranie wody, soli mineralnych i pokarmu, wydzielanie substancji na zewnątrz (np. enzymów trawiennych), odbieranie bodźców ze środowiska zewnętrznego oraz procesy metaboliczne komórki, zbudowana jest z dwóch warstw fosfolipidów oraz zakotwiczonych w nich białek;  otoczka śluzowa – funkcja ochronna przed wyschnięciem;  rybosomy – zbudowane z RNA, miejsce syntezy białek;  cytozol (cytoplazma) - przestrzeń ograniczoną błoną, układ koloidalny białek zawieszonych w roztworze wodnym;  plazmidy - koliste cząsteczki DNA, które warunkują dodatkowe cechy, jak na przykład oporność na antybiotyki, czy zdolność wytwarzania toksyn. Plazmidy mogą być przekazywane na komórki potomne lub na inne komórki;  nukleoid – obszar występowania genoforu;  chloroplasty – miejsca w których zachodzi fotosynteza, dwie błony, które otaczają stromę wypełniającą wnętrze chloroplastu, wewnętrzna błona tworzy woreczki – tylakoidy, które ułożone jeden na drugim tworzą grana;  mitochondria – odpowiedzialne za oddychanie komórkowe, zbudowane z dwóch błon, w macierzy mitochondrialnej obecne są rybosomy oraz DNA niezależny od jądrowego;  siateczka śródplazmatyczna – retikulum endoplazmatyczne (ER) gładkie lub szorstkie - ER gładkie występuje w postaci kanalików, zaś szorstkie w postaci cystern, stosunek ilościowy między ER szorstkim a gładkim jest zmienny i zależy od stanu czynnościowego komórki, o ER gładkie jest miejscem biosyntezy lipidów, przemian sterydów, gromadzenia jonów wapniowych Ca2+ oraz detoksykacji trucizn, o do ER szorstkiego przytwierdzone są rybosomy;  aparat Golgiego - służy chemicznym modyfikacjom wytwarzanych przez komórkę substancji, ich sortowaniu oraz dystrybucji w obrębie komórki, składa się ze stosu spłaszczonych cystern;  jądro komórkowe - otoczone jest przez podwójną błonę (otoczkę) jądrową, wewnątrz niej znajduje się chromatyna, jąderko oraz macierz zwana kariolimfą lub nukleoplazmą, centrum dowodzenia komórki, gromadzi większość DNA komórki;  lizosomy – zawierają enzymy rozkładające białka, kwasy nukleinowe, węglowodany i tłuszcze; 30 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony  wakuole – magazyn wielu substancji;  centriole – biorą udział w powstawaniu wrzeciona kariokinetycznego i tym samym w rozdziale materiału genetycznego;  peroksysomy – u zwierząt zawierają one katalazę, która neutralizuje nadtlenek wodoru;  rzęski – umożliwiają ruch, składają się ze spiralnie skręconych włókien flageliny;  fimbrie – umożliwiają koniugację bakterii – proces płciowy, składają się z cienkich delikatnych białkowych rurek sterczących z cytoplazmy. 31 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony 9. Błony biologiczne Błony biologiczne są podstawowymi elementami budulcowymi wszystkich komórek. W komórce prokariotycznej obecna jest tylko jedna błona, która oddziela ją od środowiska zewnętrznego. Komórka eukariotyczna zawiera oprócz tego wiele błon śródplazmatycznych. Błony biologiczne składają się głównie z lipidów (fosfolipidów i glikolipidów) oraz białek (lipoprotein i glikoprotein). Hydrofilowe głowy lipidów są zwrócone na zewnątrz, a hydrofobowe ogony do wnętrza – tworzą dwuwarstwę lipidową. Cząsteczki lipidów są więc amfipatyczne. Białka mogą być:  integralne – mocno połączone z dwuwarstwą; trudne do rozdzielenia – trzeba użyć detergentów;  powierzchniowe (peryferyczne) – nie wnikają do warstwy lipidowej, ale są z nią związane przez inne białka, można je rozdzielić za pomocą roztworów soli. Właściwości błon biologicznych:  płynność błony – przemieszczanie się fosfolipidów, stopień płynności zależy od rodzajów fosfolipidów – im krótsze łańcuchy tym płynniejsza;  asymetria błony – każda błona jest inna, ma inny układ białek i lipidów;  selektywna przepuszczalność (półprzepuszczalność) – swobodnie przenikają tylko małe niepolarne cząsteczki, małe polarne i duże mają ograniczenia – niezbędne białka transportujące. Cholesterol w komórkach zwierzęcych reguluje płynność błony. Jego cząsteczki wnikają pomiędzy fosfolipidy, co usztywnia dwuwarstwę. Glikokaliks – chroni komórkę przed uszkodzeniami oraz uczestniczy w rozpoznawaniu się komórek. Akwaporyny – integralne białka błonowe, które tworzą kanały, uczestniczące w procesie transportu wody. 32 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony Funkcje błon biologicznych:  tworzą w komórce przedziały (kompartmentacja komórki)  umożliwiają transport substancji  chronią przed szkodliwym wpływem środowiska  pozwalają na utrzymanie homeostazy oraz utrzymanie odpowiedniego środowiska wewnętrznego, niezbędnego do właściwego przebiegu jej procesów życiowych  odbierają sygnały  kontrolują transport substancji. Transport bierny:  zachodzi bez nakładu energii  zgodnie z różnicą stężeń  spontaniczny  dyfuzja prosta – bezpośrednio przez błonę przechodzą małe cząsteczki (tlen, woda, azot, dwutlenek węgla)  dyfuzja ułatwiona – niezbędne jest transportujące białko błonowe (cukry i aminokwasy). Transport czynny (aktywny):  wbrew różnicy stężeń  niezbędna jest energia z ATP  za pośrednictwem białek nośnikowych. Białka transportujące:  kanałowe – tworzą hydrofilowe kanały, transportują określone jony nieorganiczne oraz wszystkie małe i niosące odpowiedni ładunek cząsteczki substancji organicznych;  nośnikowe – transportują tylko jeden określony rodzaj cząsteczek, otwierają się, wiążą cząsteczkę, zmieniają swoją strukturę i uwalniają cząsteczkę po drugiej stronie błony. 33 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony Pompa sodowo – potasowa:  enzym białkowy uczestniczący w aktywnym transporcie kationów sodu (Na+) i potasu (K+),  utrzymuje potencjał błonowy i objętość komórki  aktywny mechanizm utrzymujący duże stężenie jonów potasu i małe jonów sodu wewnątrz komórki. Pompa jonowa transportuje wbrew gradientowi stężeń na zewnątrz jony sodu, a do wewnątrz jony potasu, wykorzystując do tego procesu energię z ATP. Ponieważ wewnątrz komórki nagromadzone są aniony organiczne, transport taki powoduje, że błona komórkowa jest spolaryzowana. Dzięki polaryzacji błony komórkowej takie komórki jak nerwowe, mięśniowe, czy pierwotniaki mogą reagować na bodźce. Po zadziałaniu bodźca pompa jonowa przestaje pracować i wzrasta przepuszczalność błony komórkowej dla jonów wskutek otwierania się kanałów jonowych. Następuje depolaryzacja błony komórkowej. Pompa jonowa podejmuje szybko swą działalność i ponownie transportuje jony sodu na zewnątrz, a potasu do wewnątrz, co spowoduje kolejną polaryzację błony komórkowej. Endocytoza:  pobieranie różnych substancji do wnętrza komórki: o fagocytoza - polega na pobraniu ze środowiska pokarmów stałych, odizolowaniu od cytozolu poprzez utworzenie wodniczki pokarmowej i trawieniu z udziałem lizosomów. W tym procesie nie następuje utrata błony komórkowej. Ewentualne niestrawione resztki są usuwane przez włączenie się wodniczki z powrotem w błonę komórkową (jest to egzocytoza); o pinocytoza - podczas tego procesu pobierane są drobiny białek lub inne wielkocząsteczkowe substancje, które są rozpuszczalne w wodzie, pęcherzyk pinocytarny odłącza się od błony i wciąga substancję do wnętrza błony, gdzie następuje jej strawienie i uwolnienie zawartości pęcherzyka do wnętrza komórki; nie uczestniczą w niej receptory błonowe i może mieć przypadkowy charakter. Osmoza:  przenikanie rozpuszczalnika – wody do roztworu o wyższym stężeniu danej substancji  zachodzi spontanicznie  dąży do uzyskania takiego samego stężenia po obu stronach błony. 34 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony Roztwór izotoniczny (izoosmotyczny) – stężenie substancji rozpuszczonej jest takie jak we wnętrzu komórki. Roztwór hipertoniczny – stężenie substancji rozpuszczonej jest większe na zewnątrz niż we wnętrzu komórki – komórka traci wodę. Roztwór hipotoniczny – odwrotność roztworu hipertonicznego – woda wpływa do komórki. Turgor - stan napięcia ściany komórkowej w wyniku działania na nią ciśnienia hydrostatycznego wewnątrz komórki. Efektem turgoru jest stan jędrności tkanek roślinnych oraz możliwość zachowania kształtu i sztywności nawet tych elementów, które pozbawione są tkanek mechanicznych. Plazmoliza - zjawisko odstawania protoplastu od ściany komórkowej, w wyniku utraty wody i tym samym turgoru. Deplazmoliza – proces odwrotny do plazmolizy. 35 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony 10. Jądro komórkowe Jądro komórkowe jest to zazwyczaj największe organellum komórki eukariotycznej. Zawiera większość materiału genetycznego komórki, zorganizowanego w postaci wielu pojedynczych, długich nici DNA związanych z dużą ilością białek. Funkcje jądra komórkowego (nukleusa):  kontrolowanie przebiegu większości procesów życiowych komórki poprzez regulowanie ekspresji genów  powielanie i przekazywanie materiału genetycznego (DNA) do komórek potomnych. Jądro komórkowe jest otoczone podwójną błoną – otoczką jądrową. Wnętrze jądra wypełnia roztwór koloidalny - kariolimfa zawierająca chromatynę. W jądrze występuje również jedno lub kilka jąderek. Zwykle w komórce znajduje się jedno jądro (monokariocyty), ale spotykane są też komórki dwujądrzaste (dikariocyty), np. hepatocyty oraz wielojądrzaste (polikariocyty), np. osteoklasty. W skład chromatyny wchodzą:  kwas deoksyrybonukleinowy (DNA)  kwas rybonukleinowy (RNA)  białka histonowe (umożliwiają upakowanie DNA)  białka niehistonowe (uczestniczą w replikacji i naprawie DNA oraz regulacji ekspresji genów, pełnią również funkcje strukturalne). Białka histonowe to białka proste o odczynie zasadowym. Chromatyna:  euchromatyna (luźna) – możliwe jest odczytywanie informacji genetycznej  heterochromatyna (zwarta) – nieaktywna genetycznie. 36 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony Jąderko jest miejscem wytwarzania rybosomów. Pory jądrowe to otwory w otoczce jądrowej. Zapewniają transport substancji między wnętrzem jądra a otoczeniem. W komórkach zwierzęcych, dwie sieci filamentów pośrednich zapewniają jądru wytrzymałość mechaniczną. Blaszka jądrowa tworzy zorganizowaną sieć włókien na wewnętrznej powierzchni otoczki oraz mniej zorganizowaną na zewnętrznej. Obydwie warstwy stanowią podporę dla struktury otoczki jądrowej oraz miejsca przyczepu dla chromosomów oraz porów jądrowych. Poziomy upakowania DNA: 1. podwójna helisa DNA 2. nukleosom – fragment cząsteczki DNA nawinięty na rdzeń utworzony z ośmiu cząsteczek białek histonowych (oktamer histonowy) 3. nić chromatynowa – utworzona z nukleosomów 4. włókno chromatyny – nukleosomy zwinięte w helisę i ułożone jeden na drugim 5. chromosom – najbardziej skondensowana postać DNA. Poszczególne nukleosomy łączy DNA łącznikowy. Kariotyp – zespół chromosomów charakterystyczny dla danego gatunku. Chromosomy wykazują najwyższy stopień kondensacji w fazie podziału komórki zwanej metafazą. Chromosom składa się z dwóch chromatyd i przewężenia zwanego centromerem. 37 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony 11. Składniki cytoplazmy Cytozol jest to roztwór koloidalny, w którym fazę rozpraszającą stanowi woda, a fazę rozproszoną – inne związki nieorganiczne i organiczne. Wśród organicznych przeważają białka. W tym układzie koloidalnym znajdują się składniki odżywcze, jony, białka, enzymy oraz produkty odpadowe metabolizmu z których część jest rozpuszczona w wodzie Cytozol to inaczej: cytoplazma podstawowa, matriks cytoplazmy. Z białek włókienkowych są zbudowane mikrotubule, filamenty pośrednie i filamenty aktynowe wchodzące w skład cytoszkieletu. Cytoszkielet – skomplikowana, dynamiczna sieć włókien utworzona przez białka włókienkowe cytozolu, występująca we wszystkich komórkach eukariotycznych. Mikrotubule:  długie rurki z białka tubuliny (powstają w wyniku polimeryzacji tubuliny)  decydują o rozmieszczeniu organelli w komórce  pełnią funkcję cytoszkieletu nadając komórce kształt, a nawet przyczyniając się do jego zmiany  tworzą szlaki transportu wewnątrzkomórkowego  głównym ośrodkiem formowania mikrotubul jest centrosom (w pobliżu jądra komórkowego)  tworzą wrzeciono kariokinetyczne, są elementami wici i rzęsek. Wrzeciono kariokinetyczne umożliwia przemieszczanie się chromosomów podczas podziału komórki. Filamenty pośrednie:  włókienka różnych białek  tworzą silną i trwałą sieć, która otacza jądro komórkowe oraz rozciąga się do krańców komórki  zapewnia wytrzymałość na uszkodzenia mechaniczne  bardzo dobrze rozwinięte w komórkach szczególnie narażonych na urazy. 38 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony Filamenty aktynowe (mikrofilamenty):  cienkie struktury zbudowane z aktyny  umożliwiają komórką zmianę kształtu i ruch pełzakowaty  uczestniczą w skurczu włókien mięśniowych  najwięcej mikrofilamentów znajduje się pod błoną komórkową  są giętkie i krótsze od mikrotubul  odpowiadają za budowę mikrokosmków, kory komórki oraz miofibryl. Rzęski są krótkie i liczne, wici zaś – długie i występują pojedynczo lub po kilka. Plan budowy wici i rzęsek: 9x2+2 (dwie mikrotubule znajdują się w centrum rzęski a 9 dwójek mikrotubul w części peryferycznej) Ruchy cytozolu:  rotacyjny – przemieszczanie się cytozolu w jednym kierunku, wokół centralnie umieszczonej wakuoli  cyrkulacyjny – w komórkach, które mają kilka wakuoli; cytozol przemieszcza się między wakuolami  pulsacyjny – naprzemienny, raz w jednym, raz w drugim kierunku wokół wakuoli  fontannowy – szczególna odmiana ruchu cyrkulacyjnego, w którym cytoplazma płynie wokół dwóch wakuoli w przeciwnych kierunkach. Siateczka śródplazmatyczna jest to system błon biologicznych przyjmujących postać spłaszczonych woreczków (cystern) i rozgałęziających się kanalików.  Siateczka śródplazmatyczna szorstka: synteza białek przeznaczonych na eksport; na rybosomach synteza białek enzymatycznych, które po modyfikacji trafią do lizosomów.  Siateczka śródplazmatyczna gładka: synteza lipidów (kwasów tłuszczowych, fosfolipidów, steroidów), uczestniczy w neutralizowaniu szkodliwych bądź trujących związków chemicznych (obficie występuje w komórkach wątroby), magazynuje jony wapnia. 39 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony Rybosomy:  Odpowiadają za syntezę białek  Składają się z dwóch podjednostek – małej i dużej – zbudowanych z białek i rybosomowego RNA (rRNA)  Zawieszone w cytoplazmie lub związane z siateczką śródplazmatyczną (nietrwały związek)  Rybosomy cytoplazmatyczne – w cytoplazmie lub na siateczce  Mogą występować także we wnętrzu mitochondriów i chloroplastów  Klasyfikuje się je na podstawie współczynnika sedymentacji – określa on szybkość opadania cząsteczek w roztworze podczas wirowania (jego wartość zależy od masy i kształtu cząsteczek) – w jednostkach zwanych „svedbergami”; oznaczenie: litera „S”. Aparat Golgiego:  Zbudowany z wielu płaskich, rozszerzających się na końcach woreczków (cystern), ułożonych w stos  Na brzegach stosu tworzą się różnej wielkości pęcherzyki  W komórce liczba aparatów Golgiego waha się od jednego do kilkuset  Modyfikuje przenoszone z siateczki śródplazmatycznej białka oraz lipidy, sortuje je oraz pakuje w pęcherzyki transportowe  W roślin w cysternach aparatu Golgiego syntetyzowane są polisacharydy wykorzystywane do budowy ściany komórkowej. Lizosomy:  Niewielkie pęcherzyki otoczone pojedynczą błoną  Występują tylko w komórkach zwierzęcych i u niektórych protistów  Zachodzi w nich trawienie wewnątrzkomórkowe  Końcowe produkty trawienia są transportowane do cytozolu, gdzie mogą zostać wykorzystane. 40 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony Peroksysomy:  Drobne, otoczone pojedynczą błoną pęcherzyki występujące we wszystkich komórkach eukariotycznych  Zawierają enzymy katalizujące reakcje utleniania i redukcji związków organicznych za pomocą tlenu cząsteczkowego  Ubocznym produktem jest nadtlenek wodoru – szybko unieszkodliwiany przez katalazę (rozkłada go do wody i tlenu)  W wątrobie peroksysomy uczestniczą w neutralizacji alkoholu etylowego. Glioksysomy:  Taka sama struktura jak u peroksysomów  Występują tylko u roślin, w tkankach magazynujących lipidy  Zawierają enzymy umożliwiające przekształcanie lipidów w cukry wykorzystywane przez zarodek podczas kiełkowania nasienia (oraz enzymy charakterystyczne dla peroksysomów). 41 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony 12. Składniki cytoplazmy otoczone dwiema błonami Dwiema błonami są otoczone mitochondria i plastydy – organelle odpowiedzialne za procesy przetwarzania energii. Mitochondria:  Struktury o owalnym lub kulistym kształcie  Obecne w większości komórek eukariotycznych  Mogą szybko zmieniać swój kształt i rozmiary  Nazywane centrami energetycznymi, ponieważ w nich zachodzą główne etapy oddychania tlenowego  Energia uwolniona w procesie oddychania jest gromadzona w postaci wysokoenergetycznych wiązań ATP  Ich liczba w komórce zależy od aktywności metabolicznej, odzwierciedla zapotrzebowanie energetyczne komórki  Są zwykle w ciągłym ruchu, jedynie we włóknach mięśni poprzecznie prążkowanych nie przemieszczają się  Są zbudowane z dwóch błon, między którymi znajduje się przestrzeń międzybłonowa  Błona zewnętrzna jest gładka i przepuszczalna dla wielu substancji drobnocząsteczkowych oraz większości jonów  Błona wewnętrzna tworzy fałdy nazywane grzebieniami mitochondrialnymi, które zwiększają jej powierzchnię  Macierz (matrix mitochondrium) zawiera białka enzymatyczne, rybosomy oraz jedną lub kilka kolistych cząsteczek DNA, stanowiących genom mitochondrialny  Mitochondria są zaangażowane w wiele innych procesów, takich jak sygnalizacja komórkowa, specjalizacja, wzrost i śmierć komórki, czy też kontrola cyklu komórkowego. Plastydy:  Są typowe dla komórek roślin oraz niektórych protistów  Wyróżnia się plastydy barwne (chloroplasty i chromoplasty) oraz plastydy bezbarwne (leukoplasty)  Wszystkie powstają z form młodocianych – proplastydów  Cechy wspólne: występowanie dwóch błon, obecność przestrzeni międzybłonowej, posiadanie własnego DNA i rybosomów. 42 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony Chloroplasty:  Umożliwiają przebieg fotosyntezy  Przekształcają się z proplastydów tylko w obecności światła  Zawierają zielony barwnik – chlorofil  Błona wewnętrzna tworzy tylakoidy gran (błoniaste woreczki, ułożone jeden na drugim w tzw. grana, czyli stosy) oraz tylakoidy stromy (pojedyncze kanaliki łączące ze sobą tylakoidy gran)  Stroma – koloidalna macierz chloroplastu zawierająca cząsteczki DNA, rybosomy i białka. Leukoplasty powstają w warunkach braku światła. Posiadają zdolność syntezy i magazynowania związków organicznych, przykłady:  elajoplasty, olejoplasty, lipidoplasty, magazynujące tłuszcze,  amyloplasty magazynujące węglowodany – w postaci ziaren skrobi,  proteinoplasty, proteoplasty, magazynujące białka. Chromoplasty zawierają barwniki karotenoidowe: czerwonopomarańczowy karoten oraz żółty ksantofil, tworzą się z chloroplastów w czasie dojrzewania owoców lub jesiennego starzenia się liści. Etioplasty powstają z proplastydów w komórkach potencjalnie zdolnych do przeprowadzania fotosyntezy, gdy znajdują się one w ciemności. Gerontoplasty, powstające z chloroplastów w starzejących się komórkach liści. Podczas przekształcenia chloroplastów w gerontoplasty dochodzi do rozpadu błon tylakoidów. Odgrywają ważną funkcję w starzejących się komórkach, zapewniając demontaż aparatu fotosyntetycznego, w tym odzyskanie aminokwasów z białek chloroplastowych oraz bezpieczną degradację chlorofili. Mitochondria i plastydy określa się jako półautonomiczne, mają one bowiem własny, niezależny od jądra komórkowego materiał genetyczny w postaci DNA, a także rybosomy. Teoria endosymbiozy:  Zgodnie z nią mitochondria i plastydy pochodzą od komórek prokariotycznych, które zostały wchłonięte przez komórkę organizmu swojego gospodarza ponad miliard lat temu, niektóre nie uległy strawieniu, powstała pewnego rodzaju symbioza – wyspecjalizowały się w pełnieniu określonych funkcji  Heterotroficzne tlenowce stały się mitochondriami  Autotroficzne tlenowce stały się chloroplastami  Argumenty przemawiające za słusznością tej teorii: powstawanie nowych organelli przez podział, podobne wymiary, podobieństwo budowy i rozmiarów rybosomów, możliwość przemieszczania się DNA z organelli do jądra komórki. 43 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony 13. Pozostałe składniki komórki. Połączenia między komórkami Składniki komórki dzielimy na plazmatyczne (żywe) i nieplazmatyczne (martwe). Do składników plazmatycznych należą jądro komórkowe oraz cytozol wraz ze wszystkimi zanurzonymi w nim organellami. Nieplazmatyczne składniki komórki to wakuole i ściana komórkowa. Wakuole:  Występują w komórkach roślin, grzybów oraz niektórych protistów  Mają postać pęcherzyków otoczonych jedną błoną i wypełnionych płynem  Błona wakuoli roślinnej – tonoplast, płyn wypełniający organellum – sok komórkowy  Zawiera enzymy hydrolityczne (u roślin i grzybów) uczestniczące w procesach trawienia wewnątrzkomórkowego  Uczestniczą w degradacji struktur komórki podczas starzenia się  W komórce roślinnej stanowią miejsce okresowego przechowywania związków chemicznych, które będą wykorzystywane później  Gromadzą uboczne produkty przemiany materii (glikozydy, alkaloidy, garbniki)  W soku komórkowym znajdują się ciała stałe mające postać kryształów – są to głównie szczawiany wapnia  Funkcja wakuol polega na utrzymywaniu odpowiedniego stopnia uwodnienia, czyli jędrności (turgoru) komórki  Wakuole w komórkach protistów są nazywane wodniczkami (wodniczki pokarmowe – trawienie pokarmu; wodniczki tętniące – usuwanie nadmiaru wody). Glikozydy:  Nadają barwę owocom oraz kwiatom (żółte flawony oraz czerwone, niebieskie lub fioletowe antocyjany)  Wykorzystywane w medycynie jako środki nasercowe (mają zdolność pobudzania pracy serca). 44 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony Alkaloidy:  Wykazują silne właściwości toksyczne (odstraszają roślinożerców)  Nadają tkankom gorzki i cierpki smak  Z fizjologicznego punktu widzenia alkaloidy są „odpadami produkcyjnymi” niebiorącymi czynnego udziału w metabolizmie komórki. Garbniki:  Występują w korze i drewnie wielu drzew  Są używane w garbarstwie do wyprawiania skór zwierzęcych (ich garbujące działanie przejawia się w wiązaniu się z białkiem występującym w skórze (kolagenem), przez co jest ono neutralizowane lub usuwane ze skóry, która staje się skórą wyprawioną)  Nadają tkankom gorzki i cierpki smak. Ściana komórkowa:  W komórkach bakterii, grzybów, roślin oraz niektórych protistów  Znajduje się po zewnętrznej stronie błony komórkowej  Nadaje kształt komórce  Chroni przed uszkodzeniem mechanicznym  Zabezpiecza komórkę przed wnikaniem drobnoustrojów chorobotwórczych  Bierze udział w transporcie wody  U organizmów jednokomórkowych pełni funkcję szkieletu zewnętrznego  Składniki ściany komórkowej: mureina (u bakterii); chityna (grzyby); celuloza (rośliny). Budowa ściany komórkowej roślin: 1. Cząsteczki celulozy tworzą długie łańcuchy – fibryle elementarne 2. Łączą się one w wiązki – mikrofibryle 3. Te skupiają się w makrofibryle (włókna celulozowe) 4. Makrofibryle układają się w przestrzenną sieć, stanowiącą rodzaj włóknistego szkieletu 5. Przestrzenie pomiędzy włóknami celulozowymi wypełniają inne polisacharydy: pektyny i hemicelulozy oraz woda. Młode, rosnące komórki roślin okrywa rozciągliwa ściana komórkowa pierwotna – włókna są stosunkowo cienkie i nieregularnie rozmieszczone. Po okresie wzrostu komórki po wewnętrznej stronie ściany pierwotnej tworzą ścianę komórkową wtórną – zawiera ona więcej celulozy, a jej włókna są grubsze i mają nieregularny układ, ściana wtórna ma często budowę warstwową. 45 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony Dojrzała ściana komórkowa może ulegać zmianom o charakterze inkrustacji lub adkrustacji. Inkrustacja (wysycanie) polega na wnikaniu substancji do przestrzeni między włóknami celulozowymi.  Wysycanie ligniną (drzewnikiem) – powoduje twardnienie ściany komórkowej, zwiększa jej sztywność i odporność na działanie czynników mechanicznych  Wysycanie krzemionką – wzmacnia roślinę i zwiększa jej odporność na atak patogenów i roślinożerców; wysyca ściany komórek skrzypów i niektórych gatunków traw. Adkrustacja (powlekanie) – polega na odkładaniu się substancji na powierzchni pierwotnej ściany komórkowej.  Kutykula (kutyna+woski) chroni przed wnikaniem drobnoustrojów chorobotwórczych oraz nadmiernym parowaniem wody.  Suberyna (składnik korka) chroni przed utratą wody, uszkodzeniami mechanicznymi oraz przegrzaniem.  Śluzy chłoną wodę; wytwarzane przez nasiona lnu i pigwy, chłoną wodę  Gumy są wydzielane przez drzewa w miejscach zranień. Połączenia międzykomórkowe u roślin:  Sąsiadujące ze sobą komórki tkanek roślinnych silnie spaja blaszka środkowa. Znajduje się ona między ścianami pierwotnymi tych komórek i jest zbudowana z substancji pektynowych. Kiedy blaszka środkowa ulega rozpuszczeniu, komórki rozsuwają się.  Sąsiadujące ze sobą komórki kontaktują się ze sobą za pomocą plazmodesm – są to cienkie pasma cytozolu, które przenikają z komórki do komórki dzięki znajdującym się w ich ścianach licznym jamkom.  Plazmodesmy łączą siateczki śródplazmatyczne obu komórek.  Plazmodesmy mogą w zależności od potrzeb komórki pojawiać się i znikać, bądź otwierać i zamykać.  Umożliwiają transport niektórych związków (fosfolipidów, aminokwasów, kwasów nukleinowych). Połączenia międzykomórkowe u zwierząt:  Połączenia zamykające – w szczytowych częściach komórek; uszczelniają warstwę nabłonka, izolując wewnętrzne środowisko narządu od jego otoczenia;  Desmosomy – łączą sąsiednie komórki nabłonka, spinając je w sposób mechaniczny, podobnie jak nity; duża wytrzymałość mechaniczna;  Połączenia szczelinowe (neksus) – zbudowane z kompleksów białkowych (tzw. koneksonów), tworzą kanały przez które kontaktują się cytoplazmy sąsiadujących komórek; umożliwiają transport substancji (cukrów, aminokwasów) między komórkami. 46 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony 14. Podziały komórkowe Podział jądra komórkowego to kariokineza, a podział cytoplazmy – cytokineza. W zależności od przebiegu kariokinezy wyróżnia się następujące rodzaje podziałów komórki: mitozę, mejozę, amitozę i endomitozę. Cykl życiowy komórki:  Obejmuje wzrost komórki, a następnie jej podział na dwie komórki potomne  Jest to seria zdarzeń, które zachodzą w komórce eukariotycznej, prowadząc do jej podziału  Na ogół trwa 8-20 godzin  Interfaza to stan między podziałami (zajmuje 70-90% czasu cyklu komórkowego)  Faza M to podział komórki, na który składa się mitoza i cytokineza  Ilość DNA w komórce diploidalnej określa się jako 2c. Interfaza obejmuje trzy fazy:  G1 – wzrost komórki aż do osiągnięcia rozmiarów komórki rodzicielskiej, przygotowanie do kolejnej fazy polegające m.in. na zwiększeniu liczby organelli i syntezie enzymów niezbędnych do replikacji DNA  S – podwojenie ilości DNA i połączenie nowo powstałych cząsteczek DNA z wcześniej wytworzonymi białkami histonowymi  G2 – nasilenie syntezy białek (z wyjątkiem histonów, które powstały w fazie G1). Faza G0 to faza spoczynkowa, wyjście z cyklu, wyspecjalizowanie się do pełnienia określonych funkcji. 47 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony Mitoza:  Zachodzi w komórkach somatycznych u zwierząt oraz komórkach somatycznych i generatywnych u roślin  Powstają dwie komórki potomne wyposażone w taki sam zestaw chromosomów, jakim dysponowała komórka rodzicielska  Mitoza jest podstawą wzrostu i rozwoju organizmów  Umożliwia regenerację uszkodzonych, zużytych lub utraconych elementów budowy organizmu  Zapewnia bezpłciowe rozmnażanie się organizmów.  Jest procesem ciągłym jednak dzieli się go na cztery fazy: o Profaza:  Rozpoczyna się postępującą kondensacją chromatyny  Zanik otoczki jądrowej i jąderka  Zaczyna powstawać wrzeciono podziałowe zbudowane z mikrotubul o Metafaza:  Chromosomy osiągają maksymalny poziom kondensacji  Każdy chromosom składa się z dwóch chromatyd  Chromosomy układają się w płaszczyźnie równikowej komórki, tworząc tzw. płytkę metafazową o Anafaza:  Rozpoczyna się podziałem centromerów, co prowadzi do rozdzielenia każdego chromosomu na dwie chromatydy  Chromosomy potomne przemieszczają się do przeciwległych biegunów komórki dzięki skracającym się włóknom wrzeciona podziałowego o Telofaza:  Struktura chromosomów podlega stopniowemu rozluźnieniu (dekondensacji)  Chromosomy powracają do postaci włókien chromatynowych Wokół chromosomów tworzy się otoczka jądrowa, wewnątrz której zaczyna się formować jąderko  Powoli zanika wrzeciono podziałowe. 48 Aneta Porębska - edukejszyn.pl  Notatki z biologii. Matura. Poziom rozszerzony Cytokineza:  Podział cytoplazmy (cytozolu i organelli komórkowych)  Rozpoczyna się w anafazie lub pod koniec telofazy  W komórce roślinnej formuje się wtedy specjalna struktura zwana fragmoplastem lub wrzecionem cytokinetycznym; w płaszczyźnie równikowej fragmoplastu układają się pęcherzyki aparatu Golgiego – dostarczają one materiału do budowy brakujących błon oraz ścian komórkowych nowo powstających komórek potomnych  W komórkach zwierzęcych w trakcie telofazy mikrofilamenty tw