Úvod do biológie

Úvod do biológie

Viď. tabuľka nižšie. 

Biológia (bios, logos) je veda o živých organizmoch, o ich štruktúrach, funkciách a úrovniach organizácie. Venuje sa aj vývojovým zmenám druhov (evolúcia) a vzájomným vzťahom organizmov medzi sebou navzájom a k životnému prostrediu.

Zaoberá sa ja praktickým využitím živej prírody človekom. Biológia sa ako veda vyčlenila až v 20. storočí. Prvýkrát tento pojem ale použil už Lamarck.

Biologické disciplíny

Z jedného hľadiska môžeme rozdeliť na

1. všeobecnú biológiu – skúma všeobecné vlastnosti všetkých sústav,
2. špeciálnu biológiu.

Podľa objektu skúmania rozlišujeme disciplíny

1) morfologické:

1. anatómia: orgány
2. histológia: tkanivá, pletivá
3. cytológia: bunky

• fyziologické: procesy; činnosť sústav, r., ž., č.
• taxonomická: systém: ríša, kmeň, oddelenie, trieda, rad, čeľaď, rod, druh
• ontogenéza: vývin jedinca počas života
• fylogenéza: historický vývoj druhu
• hraničné: biotechnológia, astrobiológia,...
• aplikované: agrobiológia, hum. a veterinárna medicína Ďaľšie biologické discipíny:

• Genetika dedičnosť a premenlivosť
• Etológia správanie organizmov
• Ekológia životné prostredie a vzťah s organizmami
• Enviromentalistika životné prostredie človeka

História biológie

Začiatky biológie siahajú až do starovekej Indie, do roku 3000 pred naším letopočtom. Významní objavitelia:

Usporiadanie organizmov v prírode

Živá príroda sa od neživej líši biologickými procesmi (fotosyntéza, metabolizmus, dýchanie, trávenie).

1.) Vírusy

• základom sú bielkoviny a nukleové kyseliny
• samostatne neexistujú, len v živej bunke
• nebunkové organizmy (nevytvárajú bunky)
• sú bez metabolizmu (látkovej premeny), rozmnožovania, zmyslových orgánov, enzýmov,...

2.) Jednobunkové organizmy: bunka vykonáva všetky bunkové procesy

1. prokaryotická: jadro je 1 molekula DNA, nemá jadrový obal; napr. baktérie a archeóny
2. eukaryotická: pravé jadro s obalom; napr. kvasinka

3.) Kolónie: vznikajú pri delení buniek, keď sa dcéra neoddelí od matky

1. všetky bunky sú si rovnocenné: bunka sama prežije
2. diferencované / špecializované bunky: bunka sama neprežije 4.) Mnohobunkové organizmy: stavba
   • bunka
   • pletivo (napr. drevo) resp. tkanivo (napr. svalové)
   • orgán (list, stonka; srdce,...)
   • orgánová sústava (krycia, vodivá, základná; tráviaca,...)
   • organizmus (fungovanie zabezpečujú riadiace sústavy) 5.) Indivídua vyššieho rádu (sociálny hmyz):
   • včely, mravce, termity
   • spoločenstvá organizmov, kde prišlo k anatomickej a funkčnej špecializácii jedincov (samostatne neprežijú)

Prejavy živých systémov

1.) organické látky (cukry, tuky, bielkoviny) a nukleové kyseliny 2.) bunka

3.) rozmnožovanie

4.) metabolizmus (látkový, energetický, prenos informácií) 5.) schopnosť autoregulácie (riadenie si svojich procesov) 6.) schopnosť vývoja

Bunka

Bunková teória hovorí, že každý živý organizmus (okrem vírusov) je tvorený bunkami. Je to základná funkčná a stavebná jednotka organizmu. Každá nová bunka vzniká delením materskej bunky.

Funkcie bunky: 1.) stavebná

2.) metabolická

3.) tvorí prostredie

4.) zásobná

Chemické zloženie bunky

1.) anorganické látky (60% - 90%) – voda a anióny

2.) organické látky (10% - 40%) – cukry, tuky, bielkoviny, nukleové k.

Voda

• je v bunke zastúpená najviac
• jej množstvo je ovplyvnené
  • prostredím (suché = menej)
  • vekom (staršia = viac)
  • funkciou
  • umiestnením
• funkcie:
  • tvorba prostredia
  • rozpúšťadlo
  • ovplyvňuje fyzikálnochemické procesy v bunke rozpúšťaním iných látok (viď nižšie)
  • termoregulačná (tepelné hospodárenie)

F-, Cl-, Co32- , PO43-

• spôsobujú fyzikálnochemické funkcie
• zdroj voľných iónov, ktoré
  • udržujú homeostázu (vyrovnaný stav organizmu)
  • vyvýjajú enzýmovú aktivitu

Organické látky

Základom je štvormocný C viažúci H, O, N, ale aj P a S.

Cukry (sacharidy)

• zložené zo sacharidových jednotiek (viac = menej sladký)

1. monosacharidy: glukóza, fruktóza (6-uhlíkové)
2. disacharidy: sacharóza (cukor), laktóza (mliečny)
3. polysacharidy: celulóza, škrob

• funkcie:
  • zdroj energie
  • stavebné častice
• sú súčasťou:
  • hormónov
  • enzýmov
  • nukleových kyselín

Tuky (podmnožina lipidov)

• tvorené glycerolom a mastnými kyselinami
• funkcie:

o zásobná

• izolačná
• stavebná (tvorba membrán)
• ochranná (mechanická ochrana pred poškodením)

Bielkoviny (proteíny)

• základná stavebná častica: aminokyseliny
  • existuje asi 20 aminokyselín
  • ich kombinácia zabezpečuje rôznorodosť organizmu
  • do bielkovín sa spájajú peptidickými väzbami
• podľa tvaru rozlišujeme:
  • fibrilárne (vláknité): mechanická funkcia
  • globurálne (guľovité): metabolická funkcia, tvorba enzýmov
• funkcie:
  • štrukturálna (stavebná)

o metabolická

• informačná

• sú hlavnou zložkou hormónov a protilátok

Nukleové kyseliny

• sú tvorené nukleotidmi, ktoré sa skladajú z

a) dusíkatej bázy

1. pentózy (5-uhlíkový cukor)

• PO ^3- (fosforečný anión)
• pentóza

1. 2’-deoxyribóza (DNA)
2. ribóza (RNA)

• komplementarita dusíkatých báz – komplementárne páry:
  • adenín – tymín (DNA)
  • adenín – uracil (RNA)
  • cytozín – guanín
• rozdiely medzi DNA a RNA:
  • cukor
  • komplementarita
  • dusíkaté bázy
  • jedno/dvojzávitnica
• stavba DNA/RNA:
  • závitnica skladajúca sa z úsekov tvorených cukrom, ktoré sú rozdelené fosfátovým zvyškom kyseliny fosforečnej
  • výčnelky s dusíkatými bázami
  • v DNA slabé vodíkové mostíky medziprotistojacimi bázami, spôsobujú ľahkú roztrhnuteľnosť DNA

Štruktúra bunky

• tvar, štruktúra a vnt. usporiadanie sú dedične a funkčne podmienené
• základným tvarom bunky je guľa
• rozmery: desiatky až stovky mikrometrov (min. baktéria, max. vajce)
• podľa vnútorného usporiadania:
  1. prokaryotická bunka
  2. eukaryotická bunka: má bunkovú membránu
     • zloženie: periférne a integrálne bielkoviny
     • funkcie: metabolická aktivita a zväčšovanie povrchu bunky

Nasleduje všeobecná štruktúra eukaryotickej bunky.

Bunkové povrchy

• bunková stena: iba v rastlinných bunkách, mechanická ochrana
• cytoplazmatická membrána: výdaj a príjem látok
• funkcie: mechanická ochrana a regulácia výmeny látok

Cytoplazma

je viskózna tekutina vytvárajúca životné prostredie pre organely.

Bunkové organely

1. membránové (odelené membránou)
2. fybrilárne (vláknité): cytoskelet, chromozómy

Jadro

• reprodukčná a koordinačná funkcia
• nachádza sa v skoro každom type bunky (v krvinkách nie)
• skladba:
  • jadrová membrána s jadrovými pórmi

o chromatín

Jadierko

• nestála organela (nie je v bunke po celý jej cyklus)
• tvorí sa v ňom RNA
• v cytoplazme sa spojí s bielkovinami a tvorí rybozómy

Plastidy

• nachádzajú sa iba v rastlinnej bunke
• najznámejšie sú zelené chloroplasty

Mitochondrie

• obsahujú dýchací reťazec bunky (premena organických látok, vznik energie a jej uvoľnenie)
• dvojitá membrána: vnútorná tvorí kristy (obsahujú dýchací reťazec)

Endoplazmatické retikulum

• nachádza sa po celej bunke
• zrnitá forma:
  • viaže rybozómy (zrnká)
  • funkcia: syntéza (tvorba) organel a vitamínu D
• nezrnitá forma

Golgiho aparát

1.) diktyozómy

• produkcia enzýmov
• tvorba pektínov (na výstavbu bunkovej steny) 2.) vakuoly
• iba v rastlinných bunkách
• zásobáreň látok (nepotrebných)
• účasť na rozkladných procesoch 3.) lyzozómy: podielajú sa na trávení

Cytoskelet

• pohybová a mechanická (podporná) funkcia
• tri typy vlákien:
  • mikrofilamenty (jemné vlákna schopné skracovať sa)
  • mikrotubuly (hrubšie, duté, tvoria mitotický aparát bunky)
  • intermediálne filamenty (odolné voči tlaku a ťahu, opora)

Chromozómy

• nachádzajú sa v jadre
• tvorené nukleoproteínovým vláknom (základ DNA s dedičnou info)

Neživé súčasti bunky

• rezervné látky a sekréty
• vznikajú a hromadia sa v cytoplazme/vakuole pred vylúčením
• najmä inklúzie (kryštálové útvary)
• nemajú metabolizmus
• vznik: napr. neutralizáciou